理论教育 CAN网络的可靠性提升方法

CAN网络的可靠性提升方法

时间:2023-08-26 理论教育 版权反馈
【摘要】:CANcentrate和ReCANcentrate的主要目的是通过故障处理和容错,来提高CAN网络的可靠性。CANcentrate和ReCANcentrate处理与物理层有关的且独立于应用程序的故障。CANcentrate的中心可以隔离在相应中心端口的任何故障的网络组件,如电缆和收发器等,从而防止错误传播,防止严重故障的发生。在这些情况下,中心级的空间冗余是需要的,其目的在于容忍中心的永久故障。除了提供与CANcentrate相同的误差控制能力外,ReCANcentrate还进一步容忍中心故障和链接故障。

CAN网络的可靠性提升方法

CANcentrate和ReCANcentrate的主要目的是通过故障处理(故障诊断和故障钝化)和容错,来提高CAN网络的可靠性

为了更好地理解这些星形结构故障处理方面的目的,下面介绍一些概念[BARR06a]:严重的通信失败,也就是当多个节点不能通信;严重故障的节点,就是节点的故障是严重的,它包含了单点故障的通用概念。在分析CAN总线时,以下错误可能导致严重的失效:

•显性与隐性停留故障,既可以发生在节点中,也可以发生在媒介中。它起源于对地短路或电池短路,或控制器出现故障或被隔开。

•媒体分区故障出现在网络物理上分解成几个子网(称为网络分区)的时候。

•位翻转错误发生在网络组件(节点或媒介)展示出失败的、不受控制的行为,发送随机的错误的位值或时间域没有限制。(www.daowen.com)

•杂乱无章故障发生在一个节点发送语法正确的帧,但在时域上是错误的,导致了不受欢迎的干扰。

CANcentrate和ReCANcentrate处理与物理层有关的且独立于应用程序的故障。因此,它们能够限制上面概述的前三种类型故障。没有假设有关错误可能发生的位置、频率和持续时间来作为这样故障的结果。此外,监控者可以包含在两个星形中心中来限制杂乱无章的故障。然而,即使这样的监控者不包含在中心中,CANcentrate和ReCANcentrate也能够检测到杂乱无章节点,如果从节点的通信子系统的角度来看,表现为位翻转错误。如果杂乱无章的节点开始发送一个CAN帧信号,而与此同时另一个CAN帧信号已经被非故障节点发送,那么位翻转错误可能发生,从而损坏了帧信号。

CANcentrate的中心可以隔离在相应中心端口的任何故障的网络组件,如电缆收发器等,从而防止错误传播,防止严重故障的发生。因此,CANcentrate通过减少其他基于CAN总线网络展现的多个单点严重故障到一个独特的单点故障——也就是说中心,来改善CAN中的故障处理。这在通信系统中有减少严重失效概率的相关效应。这个概率可以通过进一步减少中心失效概率来降低[BARR04]

在某些应用场合中,通过CANcentrate获得的可靠度并不足够,且出现单点故障也是不可接受的。在这些情况下,中心级的空间冗余是需要的,其目的在于容忍中心的永久故障。ReCANcentrate通过使用复制拓扑结构(包含两个或者更多中心)提供了这种冗余。除了提供与CANcentrate相同的误差控制能力外,ReCANcentrate还进一步容忍中心故障和链接故障。

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