基于CAN的工业控制网络节点实时性仿真研究毕业设计.doc

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1、计算机科学与技术学院毕业设计(论文)论文题目基于CAN的工业控制网络节点实时性仿真研究指导教师汪琳霞职称副教授学生强学号专业网络工程班级本10网络01班系主任卫星院长谭敏生起止时间2013年10月11日至2014年5月23日2014年5月23日目录摘要IAbstract:II第一章绪论11.1CAN总线的发展及现状11.2课题的提出及意义21.3CAN总线的研究动态3第二章CAN总线通信协议42.1CAN总线简介42.2CAN总线的特点与起源52.2.1CAN总线的特点52.2.2CAN总线的起源52.3CAN总线的主要特性如下62

2、.4CAN总线技术的局限性62.5CAN总线帧格式72.5.1数据帧72.5.2错误帧82.5.3超载帧82.5.4远程帧82.5.5帧间空间9第三章基于CAN总线的实时性分析和改进103.1本章概述103.2CAN总线MAC层运行机理103.3CAN总线的实时性分析113.3.1访问方式113.3.2CAN总线实时性问题的提出123.3.3CAN的实时性问题133.3.4提高CAN的实时性的方法153.4调度算法153.4.1动态优先级晋升算法153.4.2时分复用方法173.4.3CAN总线通信实时性问题的解决途径19第四章实验

3、平台的搭建与实时性仿真研究234.1实验平台平台的搭建234.2MATLAB具有的优势234.2.1MATLAB编程环境234.2.2MATLAB简单易用244.2.3MATLAB强处理能力254.2.4MATLAB的图形处理功能254.2.5MATLAB模块的集合工具箱254.2.6MATLAB程序接口和发布平台264.2.7MATLAB应用软件开发264.3实验方案的设计与实现264.3.1实验方案的设计264.3.2实验方案的实现274.4实验结果及分析304.4.1动态优先级算法与非动态优先计算法仿真实验304.5实验结论3

4、2第五章总结与展望335.1总结335.2展望34参考文献35辞37基于CAN的工业控制网络节点实时性仿真研究摘要：现场总线系统是工业控制系统的最基本和最重要的子系统，其已经逐渐成为了以计算机为代表的工业控制系统之中的最为重要的技术。其中以现场总线CAN总线已经成为了工业控制系统中极其关键和重要的技术，由于CAN总线具有区别于其他总线的高度的可靠性、灵活性和实时性，使其已经成为了众多现场总线中的代表，并被大众评为“最具前途的现场总线”。本论文是以研究CAN总线在通信过程中的实时性问题作为主要的研究对象，通过仿真实验平台对CAN总线的

5、实时性问题进行细致研究与改进。第一步，在充分的了解了CAN总线协议的相关容，并且对CAN总线的特性进行了深入的理解之后，对CAN总线在网络通信实时性方面进行了系统的分析之后，总结出CAN总线在高负载的条件下，各个网络节点之间的信息传递的实时性会大大降低。第二步，再结合CAN总线的主要协议，提出了优先级晋升机制对于CAN总线的实时性的实现具有较为重要的作用。在理论上分析了CAN总线协议应用优先级晋升机制后将会对CAN总线产生的积极影响，即：优先级晋升机制能够有效保证网络中初始优先级相对较低的节点即使是在网络高负载的情况下仍然能够占有一

6、定的带宽，能够使初始优先级低的网络节点信息的发送不至于发送失败。第三步，完成了对于CAN总线实时性方针平台的设计与实现。通过实验发现了优先级晋升不仅能在实践过程中没有过多的占用网络，而且能够在高负载的条件下使各个优先级不同的网络节点能够有效的发送信息，进一步证明了本论文所提的优先级晋升机制对于CAN总线的实时性具有明显的正面作用，能够在一定的程度上解决信息传递的实时性问题。关键词:现场总线；工业控制网络；CAN总线；实时性Real-timesimulationofCAN-basedindustrialcontrolnetworkno

7、desAbstract:Withtherapiddevelopmentofscienceandtechnology,industrialcontrolsystemshavealsomadeprogressbyleapsandbounds,industrialcontrolsysteminformationfastertransferofinformationbetweenthe"realtime"isanurgentneedtoachieve.forexample:singlehostinformationbetweenfieldd

8、evicesandthetransmissionofreal-time,PC'srapidoperationandquicklydisplayofinformationtransmissionofreal-timeputsforwar