现场总线介质访问控制方法研究

论文摘要

本文研究了基于CAN总线的介质访问控制方法,课题的意义在于保证网络中消息的实时传输,满足控制系统的稳定性与可靠性要求。 首先对近几年国内外关于网络控制系统的调度理论进行了整理分类研究,并对静态调度和动态调度分别进行综合分析。针对分布式实时系统的实时性要求,分析了几种非常典型的静态调度算法和动态调度算法,并详细分析了各自最佳的适用场合,在动态TDMA与LLF调度算法的基础上,提出了一种新的动态混合调度算法。该混合调度算法具有TDMA的高可预见性,能够有效地对网络控制系统中硬实时消息的传输进行管理与调度,采用了消息的最差传输时间作为标准,使系统对硬实时消息具有一定的容错能力;同时还具有LLF调度算法的灵活性,可实时根据配置的变化有效的利用硬实时消息通讯的间隙,调度软实时消息,大大提高了网络资源的利用率。最后在有5个CAN节点的实验系统上,实现了此动态混合调度算法。实验结果证明了此混合调度算法的有效性以及良好的实时性。研究成果对今后网络控制系统的实时性研究具有一定的参考价值。

论文目录

• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 CAN总线的发展及其特点
• 1.2 CAN总线的分层结构
• 1.2.1 CAN总线物理层
• 1.2.2 CAN总线数据链路层
• 1.2.3 CAN总线应用层
• 1.3 CAN总线中调度相关问题
• 1.4 论文的主要研究内容
• 第二章 网络控制系统静态调度算法研究
• 2.1 实时调度的基本知识
• 2.1.1 网络控制系统特点
• 2.1.2 基本概念
• 2.1.2.1 任务及其特性
• 2.1.2.2 任务间的相关性
• 2.1.3 实时调度算法的分类
• 2.1.4 实时调度策略
• 2.1.5 实时调度算法的性能评估标准
• 2.2 静态调度算法相关分析
• 2.2.1 静态调度算法
• 2.2.2 可调度分析
• 2.2.3 介质访问方式MAC
• 2.3 基于表的静态调度算法
• 2.4 固定优先级静态调度算法
• 2.5 小结
• 第三章 网络控制系统动态调度算法研究
• 3.1 动态调度算法相关分析
• 3.2 动态最佳效果调度算法
• 3.3 混合调度算法
• 3.4 闭环调度算法
• 3.5 小结
• 第四章 动态混合调度算法
• 4.1 概述
• 4.2 CAN总线的无损优先级仲裁机制
• 4.3 系统模型
• 4.3.1 对象组
• 4.3.2 总线上传输报文的优先级分类
• 4.4 混合调度算法
• 4.4.1 动态优先级机制
• 4.4.2 动态TDMA机制
• 4.4.2.1 系统时钟偏差的影响
• 4.4.2.2 保留时间域的特有总线访问权
• 4.4.2.3 动态优先级的计算
• 4.4.3 硬实时报文的调度
• 4.5 小结
• 第五章 实验系统软硬件平台及实验结果分析
• 5.1 实验节点硬件
• 5.1.1 CAN总线系统智能节点
• 5.1.2 CAN控制器SJA1000
• 5.1.3 CAN总线系统智能节点硬件电路
• 5.2 节点软件编写
• 5.2.1 软件开发环境介绍
• 5.2.2 系统智能节点软件设计
• 5.2.2.1 初始化子程序
• 5.2.2.2 接收子程序
• 5.2.2.3 发送子程序
• 5.3 实验系统模型及数据结果分析
• 5.4 小结
• 第六章 结论及展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录