can总线测试系统与ttcan调度器的分析

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1、第一章绪论CAN(ControlIerAreaNet、vork)总线协议是一种支持分布式实时控制系统的串行通信局域网。虽然CAN总线开发时的主要目的是用于汽车行业，但由于CAN总线具有高性能、高可靠性等优点，其适用范围已扩展到了机械行业、医疗器械、自动化等领域【1】【21。1．1CAN总线系统辅助开发工具目前国外对CAN总线开发、测试工具的研究，处于引领地位的有德国的vECTOR公司和IXxAT公司等。VECTOR公司开发了一套功能强大的支持CAN总线开发和测试的工具【3】，这些工具包括：通用开发分析工

2、具CANalyzer，用于CAN网络系统和电控单元仿真与测试工具CANoe，CAN总线数据记录器CANl094等。IXXAT公司的软件产品canAnalyser／32【4J是cAN网络开发、测试和维修的通用工具。canAnalyser／32标准设备提供一些基本功能，包括：总线通信量、报文队列的在线观测，可根据各类可变的触发条件获得报文的记录。国内知名公司如周立功公司已开发了一些辅助CAN系统设计的工具，如cANalyst．I／II(单／双)分析仪【5】，它用于实时监测cAN网络中的消息传输情况。但对CA

3、N总线系统的设计而言缺乏一套有效的实时性分析与评估及模型优化的实验平台。为此实验室搭建了一个通用的实验平台，用以模拟实际系统的运行。该平台包括三部分：CAN总线离线仿真软件，CAN总线性能分析软件和CAN总线在线仿真实验系统。其中，离线仿真软件可通过FPS和TT-FPS算法分别计算出两种算法下消息的离线调度结果，用户可根据调度结果进行可调度分析，得到系统的有关性能评价。性能分析软件是对CAN总线实验系统上运行结果的进一步分析，得出负载率等总线性能评价指标。CAN总线在线仿真实验系统是该平台的核心部分，它

4、是一个在线仿真的实验平台。在线仿真实验系统由四部分组成，CAN总线通信节点，上位机管理软件，在线监测工具和CAN总线网桥，如图1．1所示。目前，在线仿真实验系统已可以成功运行，但在线测试工具是采用IXXAT公司的USB．to．CAN智能接口卡，并使用与之配套的CANAnalvser／32上位机监测软件。该套工具价格昂贵，且不能满足CAN系统开发人员的所有功能需要。所以，有必要开发一个CAN总线测第一章绪论试系统，给CAN系统开发人员提供需要的功能，并可根据需要进行二次开发，同时使CAN总线通信实验平台拥

5、有独立的自主知识产权。图1．1CAN总线在线仿真实验系统1．2基于以太网通信的CAN总线测试系统RS485总线CAN总线一般CAN测试工具【6胴是通过USB串行总线与上位机互连，USB总线虽然具有使用简单等优点，但有传输距离短(不超过5m)，传输速率不高(1．5／12Mbps)等不足。以太网【8】【9】【101不仅具有传输距离远(大于100m)，传输速率高(10／100Mbps)等特点，而且还能方便地接入局域网中。为此，本文采用以太网实现上位机与测试工具通信。CAN总线测试系统结构如图1．2所示。CAN

6、总线测试系统由上位机软件和下位机构成。下位机相当于图1．1中的在线测试工具，基于Al洲微控制器开发；上位机软件负责对监测到的消息进行处理，两者通过以太网网络连接。关于CAN总线测试系统的详细内容请看第二章和第三章。第一章绪论1．3从CAN到TTCAN图1．2CAN总线测试系统结构传统的CAN是基于事件触发的【ll】，信息传输时间的不确定性是它固有的缺陷。为了满足实时系统的要求，于是时间触发机制被引入到CAN中，产生了时间触发控制器局域网TTCAN(Time．TriggeredCAN)协议【12J㈣。TT

7、CAN为不同的消息定义了不同的时间窗口(TimerSlot)，在同一时间窗口内，总线上只能有一条消息传输，这样避免了总线仲裁，也保证了消息的实时性。对于非周期信息，在TTCAN中有一个名为仲裁窗口的时间窗口，非周期性消息在仲裁时间窗口内，采用传统CAN优先级仲裁方式传输。对于基于时间触发机制的CAN总线的同步机制及调度算法的研究，已经有若干成果【14】，但缺乏实现性的研究。目前，Atmel公司推出了支持时间触发机制的TTC(TimeTriggeredCommunication，时间触发通信)协议的ARM

8、微控制器——AT9lSAM7X256【15】，为TTCAN调度算法的实现提供了物质基础。本文利用该款微控制器对TTC的支持研究了TTCAN矩阵周期中的周期性消息的传输，即TTCAN调度器的研究。关于TTCAN调度器的详细内容请看第四章。。1．4课题研究的意义和内容基于以太网通信的CAN总线测试系统目前很少见，与常见的基于usB通信的测试工具相比，基于以太网的测试系统将具有更远的传输距离和更宽的通信带宽，而且能实现测试系统的网络控制与传输。C