鄭 振 陳 林

（湖北工業(yè)職業(yè)技術學院，湖北 十堰442000）

0 引言

現(xiàn)代汽車大都采用控制器局域網(wǎng)絡（CAN）方式進行聯(lián)系，其中，國際上汽車公司應用比較廣的現(xiàn)場總線則是CAN。這種形式的汽車電子控制網(wǎng)絡能夠有效地使信息在汽車車載的ECU之間進行交換。對于本地互連網(wǎng)絡（LIN）來說，這種新型低成本串行通信系統(tǒng)則常用于汽車分布電子系統(tǒng)中，能夠使資源共享在CAN總線和LlN總線上得以實現(xiàn)。本文主要利用CANalyzer軟件進行仿真分析，重點針對CAN－LIN總線的汽車車身電控系統(tǒng)相關問題進行仿真研究討論。

1 依托CANalyzer對汽車車身電控系統(tǒng)展開仿真

VECTOR公司開發(fā)的CANalyzer軟件（圖1），能夠進行CAN總線系統(tǒng)的通用開發(fā)和分析，對于總線的32位通道的數(shù)據(jù)進行分析和觀察。此軟件可以根據(jù)相關要求進行有效的系統(tǒng)仿真和分析，過數(shù)據(jù)流在CAN總線干預下發(fā)送到PC卡，完成對于不同日志文件和評估窗口的數(shù)據(jù)傳輸，還能夠有效利用傳輸分支從PC卡返回到總線中。此外，可以設置相關的系統(tǒng)模塊參數(shù)，還能進行相關模塊功能的有效配置，比如發(fā)生器、過濾器等相關模塊［1］。

圖1 A;+G/IJ,K軟件主頁面

此次研究的問題，主要包括數(shù)據(jù)傳輸速度對網(wǎng)絡負載的影響、平均延遲時間對網(wǎng)絡負載的影響、監(jiān)控網(wǎng)絡負載和延遲情況。需要注意以下幾點：（1）在CAN網(wǎng)絡中的模擬總節(jié)點可以是0～110個，但是根據(jù)汽車控制的實際要求，往往模擬的總節(jié)點數(shù)不會不超過32個。（2）對于CAN網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)信息幀長度來說，其在運行網(wǎng)絡的過程中呈現(xiàn)出隨機特性。但此次研究中，應根據(jù)具體時間情況確定，要求信息幀的長度并不隨機，是由實際情況下的DLC所決定。（3）僅對于標準幀進行仿真，在發(fā)送的數(shù)據(jù)幀中，主要包括數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)長度碼、標識符等。

2 仿真方法及結果分析

2.1 關于仿真節(jié)點結構模型

利用CANalyzer軟件，提出分布式設計方案，在充分考慮車窗控制需要涉及功能需求的基礎上，進行相關的網(wǎng)絡仿真分析，分析的目的在于對系統(tǒng)網(wǎng)路布局的合理性和各個模型中的節(jié)能功能進行探討。在軟件仿真分析的結果上，對LIN總線以及CAN總線在網(wǎng)絡上的數(shù)據(jù)傳輸速度進行分析，從而有效得出LIN總線和CAN總線的網(wǎng)絡負載變化，還能夠對相關的LIN總線和CAN總線的數(shù)據(jù)傳輸錯誤率進行有效監(jiān)測，并對數(shù)據(jù)傳播時延、數(shù)據(jù)傳輸速度與網(wǎng)絡負載的影響程度進行正確分析。

2.2 數(shù)據(jù)傳輸速度對網(wǎng)絡負載的作用

為了測試汽車LIN總線和CAN總線網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸速度對于網(wǎng)絡負載的影響，可以通過軟件中設置的汽車CAN網(wǎng)絡配置文件Motbus.cfg實現(xiàn)，首先讓CANalyzer主程序啟動，選擇Ig.cfg，使得PC Board中的Baudrate值有所改變，并不改變其他設置。

經(jīng)過模擬仿真可以看出：（1）網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸速度在增加的情況下，導致網(wǎng)絡負載的減?。唬?）網(wǎng)絡負載與網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸速度沒有一定的關系，這主要是由于過小的數(shù)據(jù)傳輸速度，導致出現(xiàn)很低的傳輸速率，存在比較少的每秒傳輸?shù)膱笪膸瑪?shù)量。

所以說，提高網(wǎng)絡的性能可以通過采用較大的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸速度實現(xiàn)。與此同時，也就要求有比較高的硬件性能。在實際應用過程中，應該從實際情況出發(fā)，在避免浪費的情況下，充分利用信道帶寬。

2.3 平均延遲時間對網(wǎng)絡負載的作用

運行CANalyzer軟件，選定CANalyzer中的“Measurement SetUp”選項，選擇“插入”，設定delay＝0ms；其中，數(shù)據(jù)傳輸速度在PC Borad中設置為500kb／s。當仿真開始之后，設定Busload則應該為100%。只對delay數(shù)值進行變更，而不去改變其他信息。

從網(wǎng)絡仿真結果可以看出：

（1）隨著不斷增加系統(tǒng)的延遲時間，其網(wǎng)絡負載會變小，越來越接近于0。每秒發(fā)出的報文幀數(shù)量會隨著不斷增加系統(tǒng)的延遲時間而減少。延遲時間的設置應根據(jù)實際情況而定，使得系統(tǒng)能夠具備一定的備用能力（圖2）。

（2）對于周期性的信息報文來說，由于其延遲時間為0，則確定其網(wǎng)絡負載為100%，這就說明報文已經(jīng)能夠使整個帶寬基本占滿，系統(tǒng)則不具備備用能力。當出現(xiàn)加入新節(jié)點的情況時，則不能繼續(xù)執(zhí)行，系統(tǒng)會表現(xiàn)出較差的性能。這就說明延遲時間的改變會導致網(wǎng)絡系統(tǒng)負載

圖2 延時與負載關系圖

不同程度的改變，從而使得系統(tǒng)性能也有所改變。

（3）隨著不斷增長的延遲時間，會有更小的網(wǎng)絡峰值負載，其中出現(xiàn)網(wǎng)絡負載和網(wǎng)絡峰值負載差值如果能控制在1%以內，則說明具有較為穩(wěn)定的系統(tǒng)。

2.4 監(jiān)控網(wǎng)絡負載和延遲情況

在CANalyzer軟件中，利用“車窗控制”需要達到的功能進行分析，提出合適的分布式設計方案。分析網(wǎng)絡負載和延遲的仿真監(jiān)控，可以得到總線上報文的發(fā)送次數(shù)直接影響到CAN網(wǎng)絡的負載，所以會存在相當小的網(wǎng)絡負載情況，這就說明數(shù)據(jù)傳輸具有可靠性，CAN網(wǎng)絡設計具有一定的合理性（圖3）。

對于報文的周期性發(fā)送的LIN網(wǎng)絡來說，存在一定密度的網(wǎng)路負載。另外，由于沒有網(wǎng)絡競爭，也能說明其可靠性。在進行仿真過程中，發(fā)送報文并沒有出現(xiàn)錯誤，則可以說明，本系統(tǒng)方案提出的CAN－LIN網(wǎng)絡化設計具有較強的可行性。

圖3 A;+節(jié)點傳輸速度與網(wǎng)絡負載

3 結語

經(jīng)過軟件仿真分析，越長的報文傳輸?shù)难舆t時間會導致出現(xiàn)較小的網(wǎng)絡負載，越大的報文傳輸速度會出現(xiàn)越小的網(wǎng)絡負載。為了達到數(shù)據(jù)傳輸在LIN總線上的正確率，應結合實際情況，綜合考慮性價比，盡量選用傳輸速度在10kb／s以上的LIN接口件，這說明車身電控系統(tǒng)網(wǎng)絡化設計中的CAN－LIN總線方案具有一定的可行性。

［1］陸孟雄.汽車CAN總線仿真分析［J］.常州信息職業(yè)技術學院學報，2006（2）