论文题目: CAN总线通信实验平台及基于概率填充位的可调度分析
论文类型: 硕士论文
论文专业: 控制理论与控制工程
作者: 李芳
导师: 刘鲁源
关键词: 总线,网络模型,可调度分析,调度器,填充位
文献来源: 天津大学
发表年度: 2005
论文摘要: CAN总线是一种广泛应用于工业控制领域的现场总线。为了有效地辅助CAN系统设计,提高开发效率,研究CAN总线性能测试工具和平台,给出测试结果的准确评价是十分必要的。本文系统地分析了所开发的CAN总线通信实验平台,并研究其中的相关理论及技术。从网络的整体性出发,基于消息模型给出了CAN总线网络模型;以实时性为目的,以消息响应时间、总线负载率等一系列参数为度量标准,提出了评估和优化CAN网络模型的结构框图和一般实施步骤;CAN网络模型的描述方法和分析方法对CAN系统的设计具有指导意义。CAN总线通信实验平台包括离线仿真软件、在线仿真实验系统和性能分析软件。该通信实验平台独立于具体的控制对象,提供评估和优化网络模型的离线和在线仿真环境,其运行结果可作为进行可调度分析、评价网络性能或进一步优化网络模型的重要依据。该平台具有较高的通用性、可靠性和灵活性,是辅助CAN系统设计的方便、快捷而有效的工具。设计了在线仿真实验系统中的CAN节点调度器和CAN总线网桥。FPS调度器和TT-FPS调度器分别管理节点根据FPS和TT-FPS调度算法已规划的系统参数和消息参数完成消息的可靠传输。FPS调度器基于前后台的设计思想,以时间触发的方式控制消息的发送任务在特定的时刻执行;TT-FPS调度器中主节点首先通过时间触发的方式发送同步消息,建立整个系统的统一时间基准,在接收到同步消息后,主/从节点各自均以事件触发的方式控制待传输消息发送任务的执行。CAN网桥将两个不同通信速率的CAN网络连接成一体化的网络,硬件电路采用双MCU共享双口RAM的结构,软件设计使用互斥与同步措施确保了主/从MCU对FIFO的可靠访问。为降低以最糟糕填充位计算消息响应时间的保守性,从概率角度研究位填充机制。提出了位填充模型P ( Si ,m),并依据此模型得出了基于给定概率p的概率填充位。实例表明,概率填充位更接近实际,可以得到更客观的可调度分析结果。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 CAN 总线及其实时性分析
1.1.1 CAN 总线概述
1.1.2 CAN 总线实时性分析
1.2 CAN 总线系统的辅助设计与开发
1.3 课题研究的意义和内容
第二章CAN 总线通信实验平台
2.1 CAN 总线网络模型及其优化
2.1.1 CAN 总线网络模型的优化
2.1.2 可调度分析
2.2 CAN 总线通信实验平台
2.2.1 CAN 总线离线仿真软件
2.2.2 CAN 总线在线仿真实验系统
2.2.3 CAN 总线性能分析软件
2.3 在CAN 总线通信实验平台上优化网络模型的流程
2.4 小结
第三章 调度器的设计与实现
3.1 消息模型的实现及任务的结构数组
3.1.1 消息模型的实现
3.1.2 任务的数据结构
3.2 FPS 调度器
3.2.1 设计思想
3.2.2 实现
3.3 TT-FPS 调度器
3.3.1 设计思想
3.3.2 实现
3.4 小结
第四章 CAN 总线网桥的设计与实现
4.1 引言
4.2 网桥的设计与实现
4.2.1 硬件设计与实现
4.2.2 软件设计与实现
4.2.3 设计要点
4.3 网桥的性能分析
4.4 小结
第五章 基于概率填充位的可调度分析
5.1 基于最糟糕假设的可调度分析
5.1.1 位填充机制及最糟糕填充位
5.1.2 最糟糕响应时间R i
5.2 填充位概率分布
5.2.1 位填充模型P (S_i, m)
5.2.2 单个消息的填充位概率分布
5.2.3 连续消息序列的填充位概率分布
5.3 基于概率填充位计算CAN 总线消息响应时间
5.3.1 举例说明
5.3.2 对电动汽车中消息的响应时间分析
5.4 小结
第六章 总结和展望
参考文献
发表论文和科研情况说明
致谢
发布时间: 2007-04-17
参考文献
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