基于時間觸發(fā)的車載網(wǎng)絡(luò)實時應(yīng)用整體調(diào)度

隨著以時間觸發(fā)為基礎(chǔ)的通信協(xié)議,如時間觸發(fā)控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（TTCAN）、時間觸發(fā)協(xié)議（TTP）、FlexRay總線在車輛上的廣泛應(yīng)用，應(yīng)用車載網(wǎng)絡(luò)中的任務(wù)調(diào)度和報文傳輸已經(jīng)成為一個關(guān)鍵問題。研究了基于時間觸發(fā)的車載網(wǎng)絡(luò)用于處理實時應(yīng)用的一個整體調(diào)度的問題，這些問題是在系統(tǒng)設(shè)計和集成中所面臨的實際問題。設(shè)計了一種新的任務(wù)調(diào)度算法，稱為非固定開始時間（UST）算法。該算法可以提高任務(wù)調(diào)度和報文傳輸?shù)撵`活性。為了允許任務(wù)分配沖突和進一步的完善調(diào)度，提出了兩種重新分配和反推的方法，即偏移修正后的重新分配（ROM）、反推和優(yōu)先級提升（BPP）兩個過程。通過進行多方面的評估，用以保證所提出的算法在各種情況下的性能。

該算法通過迭代的方式選擇程序，通過UST對所選擇程序進行單個節(jié)點的調(diào)度，而ROM、BPP作為補充，以增強應(yīng)用的可調(diào)度性。主要的組件和算法特征包括：①引入兩個概念，最早開始時間（EST）和最晚開始時間（LST），它被分配給每個節(jié)點，也將用于UST中；②對需要的應(yīng)用進行選擇調(diào)度；③以UST的調(diào)度方式，對所選擇的每一個應(yīng)用靈活地分配節(jié)點。當(dāng)節(jié)點被調(diào)度時（發(fā)出調(diào)度命令），則調(diào)度的開始時間不是固定的。這種非固定的調(diào)度策略提供了更多的機會，使節(jié)點插入到更合適的位置上；④當(dāng)時間分配存在沖突時，ROM會重新安排有沖突的應(yīng)用，通過適當(dāng)?shù)钠?，使得所調(diào)度的不同應(yīng)用可以錯開，避免沖突；⑤一旦ROM無法幫助消除沖突，BPP會通過提升沖突應(yīng)用的優(yōu)先級，并且撤回先前被調(diào)度的應(yīng)用，從而為發(fā)生沖突的應(yīng)用創(chuàng)建空間；⑥提供了一個網(wǎng)絡(luò)帶寬優(yōu)化過程，一旦所有的節(jié)點都已經(jīng)被成功地進行了調(diào)度，則調(diào)度器會確定一個最終的調(diào)度安排，優(yōu)化總線的帶寬利用率，同時還滿足所有節(jié)點的時間要求。

刊名：Industrial Informatics（英）

刊期：2014年第8期

作者：Menglan Hu et al

編譯：陳鵬飛