基于CAN数字化校园一卡通系统消费终端研究

论文摘要

CAN是一种基于事件触发机制的串行通信总线,为了适应校园一卡通系统通信特点,扩充终端设备容量,充分利用校园现有以太网资源,发挥以太网在无线拓展等方面的优势,适应大型校园信息一体化趋势,实现了基于CAN数字化校园一卡通系统。本文将消费子系统从数字化校园一卡通系统中分解出来,以分布式消费子系统的体系结构、网络结构、功能列表和协议栈设计为基础,建立消费终端与数据中心交互的基本条件。对消费终端的外设资源和存储资源进行了规划,为消费终端应用开发设计了面向方面的敏捷开发模型,运用退避原理为软件在线升级设计了流量控制机制。在CANET-100二次开发的基础上,实现了数据中心通信管理器包含的数据采集与处理软件。为了支持消费终端与数据中心完成交易数据闭环,研究了嵌入式数据库若干关键问题。在研究CAN协议基础上,讨论了CAN总线故障自动恢复、CAN总线系统构建、CAN位定时配置和CAN与以太网融合的关键因素。为了满足数据传输实时性要求,在设计结构化的CAN帧ID和分析数字化校园一卡通系统特点的基础上,设计了一种动态和静态结合的混合总线调度算法。为了运用OPNET对算法进行仿真分析,设计了一种能够有效支持总线调度策略的CSMA/CA处理机模型。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 图清单
• 表清单
• 注释表
• 第一章 绪论
• 1.1 CAN 概述
• 1.2 基于CAN 数字化校园一卡通系统的研究意义
• 1.3 本课题研究的内容
• 第二章 基于CAN 数字化校园一卡通系统消费终端总体设计
• 2.1 数字化校园一卡通系统体系结构
• 2.2 消费子系统实现
• 2.2.1 体系结构
• 2.2.2 网络结构
• 2.2.3 功能列表
• 2.2.4 协议栈设计
• 2.3 消费终端实现
• 2.3.1 资源规划
• 2.3.1.1 外设资源规划
• 2.3.1.2 存储资源规划
• 2.3.2 面向方面的敏捷开发模型
• 2.3.2.1 技术方面（层次模型）
• 2.3.2.2 功能方面（业务逻辑）
• 2.3.3 软件在线升级
• 2.3.3.1 方案设计
• 2.3.3.2 实施关键因素及风险评估
• 2.3.3.3 流量控制
• 2.4 数据采集与处理软件
• 2.4.1 CANET-100 概述
• 2.4.2 CANET-100 二次开发
• 2.5 本章小结
• 第三章 嵌入式数据库
• 3.1 体系结构
• 3.2 白名单数据库
• 3.2.1 物理层
• 3.2.1.1 item
• 3.2.1.2 物理结构
• 3.2.1.3 白名单记录数
• 3.2.2 逻辑层
• 3.2.2.1 业务层record 类型
• 3.2.2.2 item 存储头
• 3.2.2.3 item 结构体
• 3.2.2.4 item 定位链表
• 3.2.2.5 查询hash 表
• 3.2.2.6 索引文件实现
• 3.2.2.7 状态位图
• 3.2.3 服务接口层
• 3.2.3.1 初始化
• 3.2.3.2 查询
• 3.2.3.3 插入
• 3.2.3.4 删除
• 3.2.3.5 修改
• 3.2.3.6 脏块回收
• 3.2.4 用户接口层
• 3.2.5 测试工具开发
• 3.2.5.1 基于外部结构解析的测试方法
• 3.2.5.2 基于XML 的敏捷测试方法
• 3.3 脱机交易流水数据库
• 3.3.1 物理层
• 3.3.1.1 item
• 3.3.1.2 物理结构
• 3.3.2 逻辑层
• 3.3.2.1 业务层record 类型
• 3.3.2.2 item 存储头
• 3.3.2.3 item 结构体
• 3.3.2.4 顺序文件实现
• 3.3.3 服务接口层
• 3.3.3.1 初始化
• 3.3.3.2 脏块回收
• 3.3.3.3 查询、插入、删除
• 3.3.3.4 事务服务组件
• 3.3.4 用户接口层
• 3.3.5 失效恢复策略
• 3.4 数据同步
• 3.5 本章小结
• 第四章 CAN 通信模块
• 4.1 CAN 协议
• 4.1.1 数据帧
• 4.1.2 通信协议结构
• 4.2 CAN 总线系统构建
• 4.2.1 中断处理
• 4.2.1.1 状态中断
• 4.2.1.2 报文中断
• 4.2.1.3 总线故障自动恢复
• 4.2.1.4 链路层ACK
• 4.2.2 模块测试
• 4.2.2.1 Slient 模式
• 4.2.2.2 Loop Back 模式
• 4.2.2.3 Loop Back 和Slient 联合模式
• 4.2.3 CAN 总线系统构建过程
• 4.2.4 CAN 总线系统测试工具
• 4.3 CAN 位定时配置
• 4.3.1 CAN 位定时配置影响因素
• 4.3.1.1 CAN 总线系统传播延迟
• 4.3.1.2 振荡器容差
• 4.3.2 CAN 位定时参数
• 4.3.2.1 额定位周期、额度位定时、同步跳转宽度
• 4.3.2.2 ST CAN 模块位定时参数
• 4.3.3 CAN 总线系统节点同步
• 4.3.4 CAN 位定时参数配置过程
• 4.3.4.1 CAN 位定时参数配置规则
• 4.3.4.2 CAN 位定时参数配置步骤
• 4.3.4.3 CAN 位定时参数配置结果分析
• 4.4 CAN 与以太网融合
• 4.5 本章小结
• 第五章 基于CAN 数字化校园一卡通系统总线调度策略
• 5.1 CAN 总线介质访问控制
• 5.2 CAN 总线调度策略
• 5.2.1 CAN 帧ID 拟要解决的问题
• 5.2.2 CAN 帧ID 设计
• 5.2.3 混合总线调度算法
• 5.2.3.1 算法设计
• 5.2.3.2 优先级反转
• 5.2.3.3 可调度性分析
• 5.3 OPNET 建模与仿真
• 5.3.1 CAN 总线系统模型
• 5.3.2 处理机模型
• 5.3.3 仿真和结果分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 全文总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文
• 附录