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1、整车CAN网络消息调度研究重庆大学硕士学位论文学生姓名：赵海燕指导教师：吴玉成教授专业：电路与系统学科门类：工学重庆大学通信工程学院二OO八年四月StudyonMessagesSchedulingBasedonIn-VehicleCANNetworkAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheDegreeofMasterofEngineeringbyZhaoHaiyanSupervisor:Prof.WuYuche
2、ngMajor:CircuitandSystemCollegeofCommunicationEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaApril2008中文摘要摘要控制器局域网(CAN)作为一种基于非破坏性仲裁串行通讯协议，由于其在EMC、传输机制、错误检测等方面的优点，目前在汽车、工业控制、航天等行业应用广泛。在整车网络中，CAN总线已经成为动力总成网络、车身网络的首选总线类型，并逐步应用于舒适性网络中。在整车网络设计和实施过程中，为了保证分布式功能信号准确、实时、稳定地
3、传输，需要设计最优化的软件综合调度机制，保证多任务下的实时性以及恶劣环境下整车网络鲁棒性等性能。消息调度作为软件综合调度的一个重要内容，是保证整车CAN网络实时性的重要课题。论文在介绍车载网络和分析CAN总线协议的基础上，对整车CAN网络的消息调度问题进行了系统的研究，主要内容有：1、分析了车载CAN网络的实时特性，介绍了工程中进行整车网络设计时，CAN节点对信号和消息的相关处理机制。同时，论文建立信号时间模型，分析了为保证网络实时通信，消息必须满足的传输时限要求，并推导了相应的计算公式。2、研究了实时调度算法：静态调度、动态
4、优先级调度(DPS)和固定优先级调度(FPS)，分析了CAN消息调度与单处理器任务调度的异同，在MATLAB/Simulink的Stateflow工具中建立CAN网络模型，仿真分析了FPS中的速率单调调度(RMS)和DPS中的最早截止期优先(EDF)在CAN消息调度中的性能。仿真表明，EDF有更好的调度性，RMS有更好的可预见性。综合考虑实现的难易度、成本、可预见性及稳定性等，FPS更适合整车CAN网络消息调度。3、针对现有研究对CAN消息的可调度性存在误判的问题，论文将CAN消息抽象成不可抢占的任务，在研究固定优先级抢占调度
5、(FPPS)任务最坏响应时间的基础上，扩展了i级忙周期的概念，对固定优先级非抢占调度(FPNS)周期任务和周期偶发任务最坏响应时间进行了详细的分析推导，进而得到能准确判断可调度性的消息最坏响应时间计算公式。论文利用推导的公式计算比较了三种FPS对普通任务集的调度性能，结果表明最佳优先级分配原则的性能优于RMS和DMS。4、研究了减少消息最坏响应时间的方法，建立了包含突发错误和随机错误的传输错误模型，计算并分析了传输错误对消息响应时间的影响。论文研究表明禁止使用一些可选优先级或对连续同极性位较多的数据进行传输处理，可以减少位填充
6、的数量，从而减少消息最坏响应时间；存在传输错误时，消息最坏响应时间的增量较大，容易导致高负载的整车CAN网络失去实时性。关键词：CAN，固定优先级调度，最坏响应时间，实时通信I重庆大学硕士学位论文II英文摘要ABSTRACTTheControllerAreaNetwork(CAN),asaserialcommunicationprotocolbasedonuncorruptedarbitration,iswidelyusedinautomobile,industrialcontrol,aerospaceandotherindu
7、stries,becauseofitsmeritsonEMC,transmissionmechanism,errordetection,etc.Inthein-vehiclenetwork,CAN-bushasalreadybecomethefirstchoiceforpowertrainnetworkandbodycontrolnetwork,andisgraduallyappliedtocomfortnetwork.Inordertoguaranteetheaccurate,real-time,stabletransmis
8、sionofsignalswithdistributedfunctions,duringthein-vehiclenetworkdesignandimplementationprocess,itisnecessarytodesigntheoptimalsoftwaremech
