基于CAN總線的汽車控制網絡實時性優(yōu)化研究.pdf

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

2、r>　　 (1)分析了汽車控制網絡的發(fā)展歷程、技術優(yōu)勢以及應用特點,研究了CAN總線應用于汽車控制網絡時出現(xiàn)的實時性問題和可靠性問題,并提出了解決策略;
　　 (2)設計了擁有高/低速CAN總線的層次化汽車控制網絡系統(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)中的高速網絡連接發(fā)動機控制單元、防抱死制動單元和電動助力轉向單元三個子系統(tǒng),低速網絡連接車身控制子系統(tǒng);
　　 (3)提出了一套針對汽車控制網絡

3、應用的實時性優(yōu)化方案,并設計了相應的CAN應用層協(xié)議。該方案采用了時間觸發(fā)與分布式優(yōu)先權隊列動態(tài)調整相結合的混合調度算法,可有效提升實時性能;
　　 (4)建立了汽車CAN控制網絡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。
　　 設計的混合調度算法針對網絡上數(shù)據的周期性與非周期性及其優(yōu)先權動態(tài)變化的特性,利用基于時間觸發(fā)的矩陣周期調度表管理總線上的報文傳輸任務。本文算法的優(yōu)勢是:在獨占時

4、間窗內傳送周期性數(shù)據,在仲裁時間窗內傳送非周期性數(shù)據;對仲裁時間窗內的報文實行優(yōu)先權動態(tài)調整;矩陣周期可用多種優(yōu)化算法靜態(tài)構造,也可在網絡運行時動態(tài)更新。通過這些措施,既解決了標準CAN協(xié)議在網絡負載繁重情況下低優(yōu)先級報文無法取得總線控制權而無限延時的問題,又克服了TTCAN技術中靜態(tài)調度表不能適應網絡參數(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)先級技術不能保證周期性數(shù)據傳輸實時性的缺陷。
　　 實驗結果表明,在對網絡實時性