基于CAN總線的汽車控制網(wǎng)絡(luò)實時性優(yōu)化研究.pdf

1、現(xiàn)代汽車工業(yè)發(fā)展迅速,車輛上的控制機構(gòu)越來越多、越來越復(fù)雜。傳統(tǒng)的汽車電控方式使得車身線束數(shù)量增加、線路復(fù)雜、故障率上升,車內(nèi)可利用的空間隨之變小。利用汽車現(xiàn)場總線技術(shù),建立車體控制局域網(wǎng),實現(xiàn)對車體電器設(shè)備的分布式控制和管理,可以減少車內(nèi)線束數(shù)量,提高系統(tǒng)工作的可靠性和穩(wěn)定性。車體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已成為汽車電子領(lǐng)域的一個研究熱點。
　　 本文對汽車控制系統(tǒng)中CAN總線網(wǎng)絡(luò)的實時性優(yōu)化技術(shù)進行了研究。主要的研究工作包括以下幾個方面:

2、r>　　 (1)分析了汽車控制網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷程、技術(shù)優(yōu)勢以及應(yīng)用特點,研究了CAN總線應(yīng)用于汽車控制網(wǎng)絡(luò)時出現(xiàn)的實時性問題和可靠性問題,并提出了解決策略;
　　 (2)設(shè)計了擁有高/低速CAN總線的層次化汽車控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),完成了硬件電路和軟件程序的實現(xiàn),搭建了整個實驗平臺。該系統(tǒng)中的高速網(wǎng)絡(luò)連接發(fā)動機控制單元、防抱死制動單元和電動助力轉(zhuǎn)向單元三個子系統(tǒng),低速網(wǎng)絡(luò)連接車身控制子系統(tǒng);
　　 (3)提出了一套針對汽車控制網(wǎng)絡(luò)

3、應(yīng)用的實時性優(yōu)化方案,并設(shè)計了相應(yīng)的CAN應(yīng)用層協(xié)議。該方案采用了時間觸發(fā)與分布式優(yōu)先權(quán)隊列動態(tài)調(diào)整相結(jié)合的混合調(diào)度算法,可有效提升實時性能;
　　 (4)建立了汽車CAN控制網(wǎng)絡(luò)的實時性分析評估模型,從理論分析和實驗驗證兩方面檢驗了本文優(yōu)化方案的有效性。
　　 設(shè)計的混合調(diào)度算法針對網(wǎng)絡(luò)上數(shù)據(jù)的周期性與非周期性及其優(yōu)先權(quán)動態(tài)變化的特性,利用基于時間觸發(fā)的矩陣周期調(diào)度表管理總線上的報文傳輸任務(wù)。本文算法的優(yōu)勢是:在獨占時

4、間窗內(nèi)傳送周期性數(shù)據(jù),在仲裁時間窗內(nèi)傳送非周期性數(shù)據(jù);對仲裁時間窗內(nèi)的報文實行優(yōu)先權(quán)動態(tài)調(diào)整;矩陣周期可用多種優(yōu)化算法靜態(tài)構(gòu)造,也可在網(wǎng)絡(luò)運行時動態(tài)更新。通過這些措施,既解決了標(biāo)準(zhǔn)CAN協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)負載繁重情況下低優(yōu)先級報文無法取得總線控制權(quán)而無限延時的問題,又克服了TTCAN技術(shù)中靜態(tài)調(diào)度表不能適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)變化以及優(yōu)先級動態(tài)變化的不足,也克服了動態(tài)優(yōu)先級技術(shù)不能保證周期性數(shù)據(jù)傳輸實時性的缺陷。
　　 實驗結(jié)果表明,在對網(wǎng)絡(luò)實時性