理论教育 汽车嵌入式系统手册:控制器区域网络的算法和实验研究

汽车嵌入式系统手册:控制器区域网络的算法和实验研究

时间:2023-08-26 理论教育 版权反馈
【摘要】:控制器区域网络一直、也将最有可能在乘用车至少两代汽车的发展上成为主要的网络。调度理论告诉我们,帧的WCRT对应一种所有较高优先级CAN信息可以同步发布的策略。在这里我们为汽车CAN提出一种算法,在对用NETCARBENCH产生的实际信息集的实验中,被证明是有效的。在14.3节描述实验装置。由偏移带来的响应时间改善的研究将在14.4节中介绍。最后,将在14.5节中研究偏移到何种程度,才能够应付具有较高负载的网络。

汽车嵌入式系统手册:控制器区域网络的算法和实验研究

控制器区域网络(CAN)一直、也将最有可能在乘用车至少两代汽车的发展上成为主要的网络。CAN将要面对的问题是:交通流量的增加带来了电子控制单元(ECU)之间交换的数据量的增加。汽车制造商必须要确保每组帧可调度,也就是帧的响应时间保持足够小,来确保数据的清晰度在接收端仍是可以接受的。显然对于大多数信息甚至是周期性信息,我们有软实时约束的限制:偶尔超出期限约束不会有重大的后果。然而CAN存在的问题是,最坏情况下的响应时间(WCRT)会随负载大幅增加,这或许可以解释为什么目前总线利用率通常保持在较低水平(达到30%或40%),以及为什么FlexRay被视为下一代架构的必须组件。

调度理论(详见参考文献[1])告诉我们,帧的WCRT对应一种所有较高优先级CAN信息可以同步发布的策略。为避免这种情形,从而减小WCRT,可以通过偏移、减少WCRT调度的消息流来实现。准确地说,将第一波周期帧流延迟释放,称为偏移,它是相对于第一次准备传输时的参考点而言的。随后的帧流被周期性地发出,就和时间起点的第一次传输一样。传输偏移值的选择对WCRT有一定影响,且我们面临的挑战是要以一定的方式设置偏移量使WCRT最小化,它包括尽可能多地随时间扩散工作负荷。

指派偏移量这个问题,已经在参考文献[2,3]有关优先调度任务中得到解决。事实证明,当应用于消息的调度时,这些解决方案效率并不高,因为汽车的消息集具有一定的具体特点(小的不同周期)。在这里我们为汽车CAN提出一种算法,在对用NETCARBENCH产生的实际信息集的实验中,被证明是有效的。然后,我们研究什么程度的偏移量更有利于可调度性,以及它们如何可以帮助更好地应对更高网络负载。此外,本章对一些基本问题进行了考察:为什么偏移量那么有效及可以进一步改进。(www.daowen.com)

我们将在14.2节讨论提出的分配偏移的算法。在14.3节描述实验装置。由偏移带来的响应时间改善的研究将在14.4节中介绍。最后,将在14.5节中研究偏移到何种程度,才能够应付具有较高负载的网络。

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