CAN总线网络的实时性能分析、改进和测试_硕士学位论文

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1、西华大学硕士学位论文CAN总线网络的实时性能分析、改进和测试姓名：关学峰申请学位级别：硕士专业：机械制造及其自动化指导教师：刘建新20080501西华大学硕士学位论文CAN总线网络的实时性能分析、改进和测试机械制造及其自动化研究生关学峰指导教师刘建新CAN总线现在已经成为一种广泛使用的现场总线，已经应用在工业控制、汽车电子以及机械制造等领域。CAN总线的总线竞争使用优先级来进行仲裁，对于一般的短帧的收发，CAN总线具有较理想的性能，并且组网灵活方便。但是，CAN也有其不足之处，主要体现在CAN协议对于给定的报文不能

2、保证精确的响应时间。本文首先简单地介绍了CAN总线实时性能研究背景和几种常见的解决方案。然后介绍了CAN总线的协议规范，根据其介质访问控制方法，详细地分析了CAN总线上报文延时产生的原因。并针对总线正常和总线错误两种状态，建立了报文延迟时间的数学模型。为了能够在一定的程度上对CAN的实时性能加以改善，本文根据现有的TTCAN的协议规范，设计了一种基于时间触发机制的高层协议STT-CAN，并对STT-CAN协议的设计和实现方法都做了详细的介绍。本文设计了一个专用的CAN总线实时性能测试系统，对该系统的硬件组成和软件设

3、计方法都做了详细地介绍。并针对测试系统要求开发了一套友好的人机交互界面。最后，本文给出了在测试系统下对CAN协议和STT-CAN协议的测试结果，并与理论分析加以验证。实验表明，本文所采用的STT-CAN协议在一定情况下能够有效地改善传统CAN的实时性，但其组网的灵活性却有很大的下降。关键词：CAN总线，时间触发，实时性，性能测试，时间延迟西华大学硕士学位论文TheAnalysis，ImprovementandTestofReal—TimePerformanceforCANBuSMechanicalManufactu

4、ringandAutomationCandidate：GuanXuefengSupervisor：LiuJianxinTheCANBusisnowincreasinglyandextensivelyusedinindustrycontrol，automobileelectronics，mechanicalmanufacturingandotherareawhererequirehighreal-timeability．Forsomeapplicationofshortframe，CANbusisveryflexib

5、leandhasperfectabilityofreal-timeperformance．However,oneoftheperceiveddrawbacksofCANistheinabilitytoboundaccuratelytheworst—caseresponsetimeofagivenmessage．ThispaperpresentsthereaserchbackgroundofCANbusreal—timeabilityfirstly．AndthenexplainsCANprotocolprecisel

6、y．AccordingtothemediaaccesscontrollingmethodofCANprotocol，thereasonofdelaytimewasdiscussed．Akindofmessagedelaymathematicalmodelwassetupandextendedundernomalanderrorcondition．Toimprovethereal．timeperformanceofCANbus，thepaperapplyahigherprotocolSTT-CANwhichemplo

7、ythemethodofTDMAontraditionalCANbus．Wealsodesignareal-timetestingsystemtoevaluatethedelaytimeinCANmodeandSTT-CANmode．Bothhardwareandsoftwarecomponentswereillustrateddetailedly．AtlasttheresultoftestWascalculatedandgivenout．Theresultindicatethatthereal—timeabili

8、tyofSTT-CANprotocolperformedbetterthanCANprotocolundersomeconditions．ButitsflexibilityiSreducedalittle．Keywaords：CANbus，Time-Triggered，Real—timeability,Performancetest，DelaytimeIl西