李賀政+梁英+史航瑞+耿魯平

摘要：現(xiàn)如今隨著CAN網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)中需要傳輸?shù)男畔⒘繒?huì)越來越多，固定優(yōu)先級(jí)調(diào)度思想已經(jīng)不能滿足傳輸實(shí)時(shí)性的要求。本文提出一種基于指數(shù)分區(qū)與等差數(shù)列相結(jié)合的調(diào)度思想，并對(duì)該思想進(jìn)行了理論上的分析。研究結(jié)果表明，本文的調(diào)度思想實(shí)現(xiàn)了CAN網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)調(diào)度，提高了消息集傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性。

關(guān)鍵詞：CAN總線；調(diào)度思想；動(dòng)態(tài)調(diào)度；實(shí)時(shí)性

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2017）01-0019-01

1 引言

控制器局域網(wǎng)（Controller Area Network，CAN）是一種高性能的現(xiàn)場(chǎng)總線，具有多主發(fā)送、優(yōu)先級(jí)“無(wú)損仲裁”機(jī)制等特點(diǎn)，但是傳統(tǒng)的靜態(tài)優(yōu)先級(jí)存在著數(shù)據(jù)傳輸時(shí)不同優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)帶寬分配不均等的缺點(diǎn)，而本文提出的基于指數(shù)與等差分區(qū)的調(diào)度思想能夠優(yōu)化CAN網(wǎng)絡(luò)消息的調(diào)度。

2 CAN網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)構(gòu)建

我們以國(guó)內(nèi)某款BMS系統(tǒng)為模型，根據(jù)其性能需求，構(gòu)建7個(gè)電控單元（ECU）控制節(jié)點(diǎn)，它們彼此之間通過CAN網(wǎng)絡(luò)來互相連接，如圖1所示。根據(jù)系統(tǒng)分層控制的原則，MCU會(huì)根據(jù)控制策略來給各個(gè)單元發(fā)送指令，與此同時(shí)，它也會(huì)隨時(shí)接收各個(gè)單元發(fā)來的反饋信息，以便獲知整個(gè)BMS系統(tǒng)的實(shí)時(shí)工作狀態(tài)。

3 基于EDF的CAN報(bào)文ID設(shè)計(jì)

最早截止期優(yōu)先調(diào)度算法（Earliest Deadline First，EDF）是指根據(jù)任務(wù)的截止期長(zhǎng)短確定各個(gè)任務(wù)優(yōu)先級(jí)——截止期越近，其優(yōu)先級(jí)就越高。CAN總線的仲裁機(jī)制為ID（二進(jìn)制）值越小的消息，具有越高的優(yōu)先級(jí)。

本文把報(bào)文的ID劃分為兩個(gè)部分，分別是動(dòng)態(tài)域和固定域，其位數(shù)根據(jù)具體系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要而定，如圖2所示。

4 基于指數(shù)分區(qū)與等差分區(qū)的編碼思想

本文設(shè)計(jì)采用基于指數(shù)函數(shù)的編碼方法將截止期映射為消息幀標(biāo)識(shí)符的動(dòng)態(tài)可變段。以Tst作為時(shí)間軸起點(diǎn)（即計(jì)時(shí)原點(diǎn)）。設(shè)A是分區(qū)因子，A取整數(shù)，Jmax為當(dāng)前最大的相對(duì)截止期，整個(gè)區(qū)間分為k+1個(gè)大區(qū)間，如圖3所示。為了保證子區(qū)間具有類似指數(shù)的遞增段特性，從第1個(gè)區(qū)間開始，每個(gè)母區(qū)又都以等差數(shù)列的形式分成q個(gè)子區(qū)，將其分別編號(hào)為0，1，…，q-1，那么系統(tǒng)將會(huì)有kq+1個(gè)區(qū)間，即有kq+1個(gè)優(yōu)先級(jí)。

然后根據(jù)數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)出母區(qū)間號(hào)i和子區(qū)間號(hào)h的計(jì)算方法，得出相對(duì)截止期為J的消息所對(duì)應(yīng)的優(yōu)先級(jí)p為。

5 結(jié)語(yǔ)

通過對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的細(xì)致研究，我們發(fā)現(xiàn)采用本文指數(shù)函數(shù)結(jié)合等差數(shù)列的動(dòng)態(tài)調(diào)度思想進(jìn)行編碼，改進(jìn)了傳統(tǒng)編碼方法所造成的因優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)而不能辨識(shí)消息優(yōu)先級(jí)的弊端。本文最高優(yōu)先級(jí)的消息將具有極小的截止期，優(yōu)化了CAN網(wǎng)絡(luò)消息的調(diào)度，提高消息集傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性。

參考文獻(xiàn)

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