專利名稱：一種車載can網(wǎng)絡(luò)的通信實(shí)時(shí)性保障方法
一種車載CAN網(wǎng)絡(luò)的通信實(shí)時(shí)性保障方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于汽車電子控制技術(shù)領(lǐng)域，更為具體地講，涉及一種車載CAN網(wǎng)絡(luò)的通 信實(shí)時(shí)性保障方法。
背景技術(shù)：
二十世紀(jì)八十年代初，德國(guó)Bosch公司為解決現(xiàn)代汽車中眾多控制單元、測(cè)試儀 器之間的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換問(wèn)題，開(kāi)發(fā)了一種串行通信協(xié)議一控制器局域網(wǎng)(Controller Area Network, CAN)。通過(guò)CAN總線，傳感器、控制器和執(zhí)行器等由串行數(shù)據(jù)線連接起來(lái)，形成通 信網(wǎng)絡(luò)。CAN協(xié)議支持分布式實(shí)時(shí)控制通信網(wǎng)絡(luò)，在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)控制部件、傳感器、車身控制 部件等系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用。
CAN網(wǎng)絡(luò)作為一種被廣泛使用的車載網(wǎng)絡(luò)，要求在服務(wù)期間具有較好的通信實(shí)時(shí) 性，即使在高網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的情況下，也必須保證所有與安全相關(guān)的報(bào)文，即消息實(shí)時(shí)傳輸。然 而，由于CAN總線技術(shù)未采用時(shí)間觸發(fā)機(jī)制，缺少統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)時(shí)基(Time Bases)，難以達(dá)到 網(wǎng)絡(luò)通信行為的實(shí)時(shí)性。尤其在網(wǎng)絡(luò)高負(fù)載情況下，由于總線爭(zhēng)用沖突情況的發(fā)生，使得信 息在傳輸過(guò)程中不可避免的存在時(shí)延。對(duì)于嚴(yán)格的實(shí)時(shí)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)序分析必 須做到保證所有的發(fā)送消息的最終時(shí)限(Deadline)都必須滿足，即使出現(xiàn)總線爭(zhēng)用沖突 或者是總線處于高負(fù)載狀態(tài)。
車載CAN網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)連接方式的不同，一般可分為單CAN總線網(wǎng)絡(luò)和多CAN總線網(wǎng) 絡(luò)。這兩種常見(jiàn)的車載CAN網(wǎng)絡(luò)分別如

圖1和圖2所示。
在同一 CAN總線上，當(dāng)幾個(gè)消息在同一時(shí)間要求發(fā)送時(shí)會(huì)產(chǎn)生總線爭(zhēng)用，即總線 沖突。為解決總線爭(zhēng)用沖突，CAN總線技術(shù)提供了無(wú)破壞仲裁機(jī)制以保證所有消息都能按 它們的優(yōu)先級(jí)標(biāo)志符依次傳送，只有最高優(yōu)先級(jí)的消息獲得總線使用權(quán)。而對(duì)于多CAN總 線網(wǎng)絡(luò)而言，不同的CAN總線上的數(shù)據(jù)發(fā)送不存在總線爭(zhēng)用的問(wèn)題。
在如圖1所示的單CAN網(wǎng)絡(luò)中，如果車身控制器與音響主機(jī)同時(shí)發(fā)生對(duì)總線使用 權(quán)的請(qǐng)求，可能由于車身控制器消息的優(yōu)先級(jí)高于影響主機(jī)消息的優(yōu)先級(jí)而優(yōu)先獲得總線 使用權(quán)，導(dǎo)致音響主機(jī)消息被延時(shí)。
在CAN總線技術(shù)中，消息的優(yōu)先級(jí)與其標(biāo)志符ID綁定，隨著消息優(yōu)先級(jí)的降低，其 傳輸延時(shí)將逐步增加。因而CAN總線技術(shù)難以保障消息傳遞的時(shí)延上限，即滿足所有發(fā)送 報(bào)文的最終時(shí)限。
鑒于以上問(wèn)題，Bosch公司提出了 TT-CAN(Time Trigger CAN)用于解決CAN總線 技術(shù)在應(yīng)用中遇到的時(shí)限，即實(shí)時(shí)通信問(wèn)題。但由于TT-CAN技術(shù)和CAN技術(shù)在使用總線時(shí) 的不同需求，使得他們不能在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中混和使用。汽車整車廠目前主要采用CAN總 線技術(shù)構(gòu)建車載通信網(wǎng)絡(luò)，如果要過(guò)渡到TT-CAN，需要將所有使用CAN通信的電子控制單 元(Electronic Control Unit，ECU)都改為使用TT-CAN通信，且除了需要高昂成本開(kāi)銷以 外，還需要對(duì)新的電子控制單元做大量的測(cè)試和評(píng)估工作。
因而，TT-CAN是一種代價(jià)高昂的解決現(xiàn)有CAN通信時(shí)限，即實(shí)時(shí)通信問(wèn)題方案。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種與現(xiàn)有CAN網(wǎng)絡(luò)兼容的、成本 低廉的車載CAN網(wǎng)絡(luò)的通信實(shí)時(shí)性保障方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明車載CAN網(wǎng)絡(luò)的通信實(shí)時(shí)性保障方法，其特征在于包括 以下步驟
(1)、生成消息調(diào)度表，將CAN總線上的周期消息分散到基準(zhǔn)周期中
a)、計(jì)算基準(zhǔn)周期長(zhǎng)度N，基準(zhǔn)周期長(zhǎng)度N為該總線上的所有周期型消息周期的最 小公倍數(shù)；
根據(jù)基準(zhǔn)周期長(zhǎng)度N，計(jì)算CAN總線上每個(gè)基準(zhǔn)周期可以發(fā)送的最大消息數(shù)S
S = N/dT-1
其中，dT為單個(gè)消息發(fā)送所需時(shí)耗，可取經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定的經(jīng)驗(yàn)值；
b)、計(jì)算基準(zhǔn)周期中，實(shí)際需要發(fā)送的周期型消息個(gè)數(shù)Sl
權(quán)利要求
1.一種車載CAN網(wǎng)絡(luò)的通信實(shí)時(shí)性保障方法，其特征在于，包括以下步驟(1)、生成消息調(diào)度表，將CAN總線上的周期消息分散到基準(zhǔn)周期中a)、計(jì)算基準(zhǔn)周期長(zhǎng)度N，基準(zhǔn)周期長(zhǎng)度N為該總線上的所有周期型消息周期的最小公 倍數(shù)；根據(jù)基準(zhǔn)周期長(zhǎng)度N，計(jì)算CAN總線上每個(gè)基準(zhǔn)周期可以發(fā)送的最大消息數(shù)S S = N/dT-1其中，dT為單個(gè)消息發(fā)送所需時(shí)耗；b)、計(jì)算基準(zhǔn)周期中，實(shí)際需要發(fā)送的周期型消息個(gè)數(shù)SlSl = jLiV/rM」/=1其中，TMi為第i個(gè)周期型消息Mi的發(fā)送周期，η為周期型消息的個(gè)數(shù)，[_」為取整運(yùn)算；c)、根據(jù)CAN網(wǎng)絡(luò)實(shí)際情況，在基準(zhǔn)周期中，為事件型消息預(yù)留個(gè)數(shù)S2；d)、判定最大消息數(shù)S> S1+S2是否成立；若成立，跳轉(zhuǎn)到(e)步驟，若不成立，跳轉(zhuǎn)到 (f)步驟；e)、將周期型消息根據(jù)標(biāo)志符ID分配到基準(zhǔn)周期的時(shí)隙中，并為事件型消息做預(yù)留， 完成后跳轉(zhuǎn)到(g)步驟；f)、優(yōu)化電子控制單元發(fā)送周期消息的數(shù)量，直至滿足最大消息數(shù)S> S1+S2，跳轉(zhuǎn)到 (e)步驟；g)、根據(jù)(e)步驟的執(zhí)行結(jié)果，生成消息調(diào)度表；(2)、在連接到CAN總線的電子控制單元中，選取其中一個(gè)電子控制單元作為CAN網(wǎng)絡(luò) 時(shí)序基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)，以基準(zhǔn)周期向CAN網(wǎng)絡(luò)中其它電子控制單元廣播基準(zhǔn)周期起始消息；(3)、各電子控制單元接收到基準(zhǔn)周期起始消息后，依據(jù)消息調(diào)度表，發(fā)送周期性消息。
2.根據(jù)權(quán)利要求所述的車載CAN網(wǎng)絡(luò)的通信實(shí)時(shí)性保障方法，其特征在于，所述的CAN 總線如果與其它CAN總線有消息交互，并且需要發(fā)送消息的個(gè)數(shù)S3，則步驟(1)判定的是 最大消息數(shù)S>S1+S2+S3是否成立；若成立，跳轉(zhuǎn)到(e)步驟，若不成立，跳轉(zhuǎn)到(f)步驟。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種車載CAN網(wǎng)絡(luò)的通信實(shí)時(shí)性保障方法，首先基準(zhǔn)周期內(nèi)可以發(fā)送的最大消息數(shù)S，并判斷是否大于需要發(fā)送的周期型消息個(gè)數(shù)S1與事件型消息預(yù)留個(gè)數(shù)S2的和，如果不大于，則優(yōu)化電子控制單元發(fā)送周期消息的數(shù)量，直至滿足大于條件，如果大于，則根據(jù)標(biāo)志符ID將周期型消息分配到基準(zhǔn)周期的時(shí)隙中，并為事件型消息做預(yù)留，生成消息調(diào)度表；最后選取一個(gè)電子控制單元作為CAN網(wǎng)絡(luò)時(shí)序基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)，以基準(zhǔn)周期廣播基準(zhǔn)周期起始消息，各電子控制單元接收到基準(zhǔn)周期起始消息后，依據(jù)消息調(diào)度表，發(fā)送周期性消息。本發(fā)明從時(shí)序上對(duì)現(xiàn)有CAN總線的使用進(jìn)行保障，使各個(gè)電子控制單元發(fā)送的消息能實(shí)時(shí)地發(fā)送出去，這樣，車載CAN網(wǎng)絡(luò)的通信實(shí)時(shí)性就得到了保障。同時(shí)，由于是在現(xiàn)有CAN網(wǎng)絡(luò)上實(shí)施，與現(xiàn)有CAN網(wǎng)絡(luò)兼容、成本低廉。
文檔編號(hào)H04L29/08GK102035707SQ20101057750
公開(kāi)日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2010年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月8日
發(fā)明者丁旭陽(yáng), 李允 , 陳麗蓉 申請(qǐng)人:成電汽車電子產(chǎn)業(yè)園(昆山)有限公司