工业控制系统中基于can总线的实时动态调度研究

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1、湖南大学硕士学位论文工业控制系统中基于CAN总线的实时动态调度研究姓名：贾国光申请学位级别：硕士专业：计算机应用指导教师：曾锃20080417硕上学位论文摘要随着计算机硬件、软件技术及集成电路技术的迅速发展，工业控制系统已成为计算机技术应用领域中最具活力的一个分支，并取得了巨大进步。其中现场总线(Fieldbus)的研究与应用已成为工业数据总线领域的热点，由于现场总线的标准尚未统一，使得现场总线的应用得以不拘一格地发挥。控制器局部网CAN(Controller．Aera．Network)正是在这种背景下应运而生的。由于基本的CAN协议没有对实时数据

2、传输时间给出明确的限制，因此在高负荷的情况下会导致系统性能有所下降，甚至会影响连接到CAN总线中的实时应用系统的稳定性，或导致崩溃。虽然在网络通信调度方面已有所进展，但是在信号延迟和带宽利用率方面还有待改进。本文较深入地研究了CAN总线中的动态调度问题，提出了基于CAN总线的实时动态调度方案。一方面，此方案把时间间隙概念引入到CAN网络，使带宽分配更加合理、．实时数据的传输更快，从而最小化带宽和延迟的消耗。另一方面，方案考虑了实时数据的重传机制。当实时数据传输失败时，利用非实时间隔重发此数据而无须分配另外的网络资源，这种重传机制减少了实时数据的时延

3、。本文归纳了间隙选择机制和数据重传机制，给出了满足所有数据的稳定条N．件：2(％t)／巧+丘∑筋

4、，theindustrialcontrolsystemhasbecomeoneofthemostactivebranchesincomputertechnologyapplications，whichhasmadeahugeprogress．TheresearchonFieldbusandtheapplicationshaVebecomeVeryhotinthedomainofindustrialdatabus．Asfieldbusstandardsareyettobereunifiedinordertomaketheneldbususersand

5、applicationstobeabletoworkwithoutanyrestraintofstandards．ControllerAreaNetworkhasarisentomeettherequirements．AsthebasicCANprotocoldoesnotanswertheclearlimitationoftherealtimedatatransmission．Thatiswhyathighloadunderthesecircumstancescanleadsystemperformancetodeclinetosomeexten

6、t，oreVencollapse．ItcaneVenaf佗ctthestabilityoflinksintheCANbusamongthesystemapplications．‘Inthisthesis，wehavecarriedoutanin—depth‘studyonCANbusinthedynamicschedulingproblemandproposedarealtimedynamicschedulingalgorithmforCANbus．OneaspectisthatwehaVeintroducedtheconceptoftimeint

7、ervalsintoCANnetworkstomakethebandwidthdistributionmorereasonable，inordertospeedupthereal-timedatatransmission，tominimizethebandwidthconsumption，andt0reducetheconlmunicationlatency．TheotheraspectisthatwehaVeconsideredthedataretransmissionmechanism．Whendatatransmissionisf斫led，w

8、ewiUre-transmitthedatausingthenon-real-timeinterValwithoutall