基于位填充机制的can总线响应时间分析及调度算法研究

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1、万方数据分类号UDC密级学位论文基于位填充机制的CAN总线响应时间分析及调度算法研究作者姓名：曹本钊指导教师：宋桂秋教授东北大学机械工程与目动化学院申请学位级别：硕士学牡类别：专业学位学科专业名称：机械工程论文提交日期：2014年6月论文答辩日期：2014年6月学位授予曰期：2Dc4缉7日答辩委员会主席：‘毛髫日唱评阅人：强枝亿痞．j．彰东北大学2014年6月万方数据AThesisinVehicleEngineeringCANBusResponseTimeAnalysisBasedonBitStuffingMechanismandSche

2、dulingAlgorithmResearchByCaoBenzhaoSupervisor：ProfessorSongGuiqiuNortheasternUniversity—July2014万方数据独创性声明学位做作者龆诱衣勿IFt期：矽l眵、6、衫7学位论文版权使用授权书作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年口一年口一年半口

3、两年∥聊虢姗签字目期：弘c叩．6、1／铂杳7砖一以硝“签～者弦作，文期沦曰位字学签万方数据东北大学硕士论文摘要基于位填充机制的CAN总线响应时间分析及调度算法研究摘要控制器局域网(cAN)属于现场总线

4、的范畴，是一种能有效支持分布式控制和实时控制的串行通信总线，具有高性能、高可靠性、易开发、低成本等优点，广泛应用于工业自动化、医疗仪器、船舶、车辆等众多领域。尤其是在汽车领域上的最为广泛，世界上知名的汽车生产厂商大多采用CAN总线来实现汽车内部的数据通信、控制、检测和娱乐。论文针对CAN报文的填充位个数、响应时间和调度算法问题进行了分析研究，主要内容有：论文首先依据CAN总线自身固有的位填充机制，从概率角度研究填充位，构造CAN总线位填充模型P(S，掰)，通过模拟仿真得出不同字节数的标准格式数据帧的填充位数概率分布曲线，对仿真曲线进行分析

5、，发现最糟糕填充位数局限性很大或几乎不可能出现；在此基础上针对总线位填充机制使用异或()(OR)运算，改进总线固有填充，有效减少了填充位个数。针对CAN报文响应时间计算公式进行分析并研究。传统的最糟糕响应时问分析采用最糟糕填充位来计算过于保守，这里利用第三章中获得的填充位数概率分布曲线，从概率角度计算最糟糕响应时问，所得结果更理想且更贴近实际情况。利用MATALB／Simulink／Stateflow工具箱建立CAN总线数据传输模型，对固定优先级调度算法和EDF动态调度算法的数据传输过程进行仿真，仿真结果表明，负载较低时两种调度算法都能保

6、证总线调度要求，随着总线负载增大，固定优先级调度算法的调度性能急剧下降，而EDF动态调度算法还能保持较好的调度性，仿真曲线说明了该模型建立及模拟的正确性。上述研究对设计或者验证CAN总线系统的可调度性具有指导作用，采用最糟糕填充位分析过于保守，还会造成资源的浪费，而采用概率填充位会更接近实际情况。关键词：CAN总线位填充最糟糕响应时间调度算法Stateflow万方数据东北大学硕士论文AbstractCANBusResponseTimeAnalysisBasedonBitSmffmgMechanismandSchedulingAlgorit

7、hmResearchAbstractCAN(ControllerAreaNetwork)isaserialcommunicationbusthatcaneffectivelysupportdistributedcontrolandreal—timecontr01．Ithasllighperformance．hi【ghreliability,easytodevelop，lowcost，andotheradvantages，widelyusedinmanyfieldsofindustrialautomation，medicalequipmen

8、t，ships，vehicles，etc．Especially,itiswidelyusedintheautomotivefield．MostoftheworldfamousautomobilemanufacturersadoptCANbustoachievetheinternalcontrolsystem，detection，anddatacommunicationofautomobileBasedontheintroductionofCAN—bus，stuffingbitmechanism，worstcaseresponsetime，

9、andreal-timeschedulingalgorithmareanalyzedindetail．Themaincontentsareasfollows：BasedontheCANbusi