CAN总线中EDF调度算法的研究与改进

针对平均分区的EDF算法在CAN总线中的应用出现的问题,提出了一种改进的基于指数分区的EDF算法;并通过引入量化误差的概念,推导证明当CAN网络中各节点相对截至期分布时间过大时,平均分区的EDF算法会导致CAN总线中信息传输任务可调度性的下降,而基于指数分区的EDF算法保证了信息传输任务的实时性,仿真试验验证了算法的有效性。     

交换以太网中实时消息截止期划分算法研究

为解决交换式以太网中实时消息在发送及接收链路上的截止期划分问题,首先给出了非抢占式EDF调度算法的可调度性分析方法,并分析了消息的提前释放对非抢占式EDF调度算法可调度性的影响,在此基础上提出了新的截止期划分算法(MDPS)。算法通过计算可满足调度条件时消息在发送链路及接收链路截止期应该划分的下限,并结合截止期的松驰量实现实时消息在发送及接收链路上的截止期划分。算法实验比较和分析表明,该算法在提高网络聚合带宽、减小消息的错失率方面明显优于现有的ADPS算法。     

EDF调度算法可调度性分析方法的改进研究

任务集的可调度性分析是实时系统研究和应用的关键问题。针对抢占式与不可抢占式EDF(earliest deadline first)调度算法, 分别给出了实时任务集新的可调度性测试条件, 针对任务集为可调度时可以实现快速判定。通过与已有的EDF算法的可调度性判定充要条件相结合, 提出了改进的抢占式与不可抢占式EDF算法的可调度性分析方法。仿真实验表明, 相对现有EDF算法的可调度性分析方法, 所提出的方法能有效提高算法性能。     

主从结构交换式以太网中实时消息调度研究

为使交换式以太网能满足实时通信的要求,针对FTT SE网络调度模型,提出了一种同时适用于周期性和非周期性实时消息的链路可调度性判定方法。在证明了消息链路调度优化问题MLSOP为NP complete的同时,针对周期性实时消息的链路调度优化给出了启发式算法LSHA。最后,对于周期性和非周期性实时消息分别设计了基于EDF的调度算法。仿真实验表明,在提高网络链路带宽利用率和减小消息平均延时方面,该算法均较FTT SE有明显的优势。     

基于RM与EDF的实时混合调度算法研究

通过对实时系统中静态调度算法RM和动态调度算法EDF的研究与分析,针对两种调度算法在实际应用中的问题,提出了一种基于阈值δ的混合调度算法,将RM与EDF调度算法相结合,并从数学角度描述了混合调度算法的可调度性与实时任务的周期、执行时间等属性之间的关系,给出了混合调度算法可调度性的充分必要条件。最后用实验验证了混合调度算法的有效性。     

基于DMS和EDF的CAN总线混合调度算法

针对CAN总线调度问题,分析了CAN网络中信息帧发生传输错误的概率化最大响应时间,融合DMS算法的可预测性良好、处理器开销低以及对数分区EDF算法的灵活性强、网络利用率高的特点,提出一种考虑消息关键性的混合调度算法;在上述研究基础上,利用MATLAB/SimEvents工具箱建立CAN网络模型,并对3种调度算法进行了仿真,当网络利用率达到约85%时,混合调度算法丢包率为0.8%,但丢失的数据不包含硬实时消息,而且成功降低了处理器的额外开销时间,仿真结果表明混合调度算法既能提高系统的实时性,又能减小处理器的运算负担。     

不可抢占式EDF调度算法的可调度性分析

现有的不可抢占式EDF调度算法的可调度性分析判定条件限定实时任务的截止期必须等于其周期,限制了它的使用范围。论文突破这一限制,提出了更具一般性的可调度性分析判定充要条件。通过对可调度性判定充要条件的分析,提出了基于不可抢占式EDF调度算法的周期性实时系统可调度性分析算法。     

主从交换式以太网中跨多Switch传输消息实时调度研究

针对FTT-SE协议在单Master多交换机的网络扩展结构中存在的消息跨多Switch传输调度问题,给出了消息在每个基本调度周期内到达各交换机输出端口时间的计算方法,提出了单EC内的消息可调度性判定算法,并对算法的可行性进行了证明。在此基础上,设计了基于EDF的消息实时调度算法和准入控制算法。通过确定消息在每个基本调度周期内到达各交换机输出端口时间,所提出的调度算法能针对COTS交换机输出端口的FCFS消息传输机制,实现对单EC内消息传输的精确控制和调度。相对已有的调度算法,仿真实验表明,所提出的算法能更有效地利用网络带宽,提高了主从交换式以太网通信的实时性。     

基于EDF调度策略的端到端实时系统可调度性分析算法

端到端实时任务调度模型可用于描述许多分布式实时系统.提出一种基于EDF调度策略的端到端实时任务调度模型,给出了端到端实时系统的可调度性判定条件,并提出其可调度性分析算法,该可调度性判定条件及可调度性分析算法适用于采用非连续工作型同步协议和连续工作型同步协议控制下的端到端实时系统.与固定优先级的端到端实时任务调度模型及其算法相比,基于EDF调度策略的端到端实时任务调度模型和算法更加简单和易于实现,仿真结果也表明具有较高的性能.     

COTS Switch工业以太网实时调度算法

针对基于商用现成组件技术（Commercial Off-The-Shelf,COTS）的交换式以太网不能满足工业数据通信的实时性要求问题,给出了改进的FTT（Flexible Time-Triggered communication paradigm）网络调度模型,提出了新的周期性实时消息链路可调度性优化判定方法,在此基础上设计了一种基于EDF（Earliest Deadline First）的实时调度算法。算法通过对网络消息流量进行有效控制防止交换机缓冲区溢出,同时充分发挥网络在同一时间存在多个并行传输链路的优势,提高了网络实时性。仿真实验表明该算法在提高网络的聚合带宽、减小消息的平均等待延时和丢失率方面均有明显的优势。     

基于改进型统一调度算法改善任务集的可调度性

实时系统要求任务在最差情况下能在其截止时间前获得结果,若超过了其截止时间,也会认为是错误的行为,所以改进任务可调度性分析、提高任务集可调度性尤其重要。统一调度能结合固定优先级调度的优点,防止不必要的抢占,降低资源额外销耗,能够提高任务集合的可调度性;但其任务的可调度性分析方法过于粗糙,影响任务最差响应时间分析的结果,降低了任务集的可调度性。针对存在的问题,基于统一调度,增加任务运行阶段数,重新建立任务模型,并提出通过分配任务抢占阈值、调整运行阶段的抢占阈值与长度,优化任务可容忍阻塞,改善任务集可调度性的算法。最后,实验表明,与统一调度算法及其他算法相比,所提出的调度算法能够有效改善任务集的可调度性。     

异构分布式实时系统的容错优化调度算法

针对分布式实时系统,在分析了单处理调度算法的基础上,结合版本复制技术和首次适应方法,给出了一种容错调度算法。分析了算法的可调度性,给出任务的可调度性条件。在满足任务容错可调度的情况下,以提高处理器的利用率为目标,对基版本时限进行了优化,给出了基版本优化时限的求取算法。仿真结果表明,本文算法将可以得到比FTEDFFF和FTRMFF更高的处理器利用率。     

Robust priority assignment for messages on Controller Area Network (CAN)

This paper addresses the problem of determining the most robust priority assignment for CAN messages that are subject to transmission errors due to Electromagnetic Interference. In the presence of errors on the bus, CAN messages have a non-zero probability of missing their deadlines. An appropriate choice of priority ordering can minimise the overall worst-case deadline failure probability resulting in a more robust system. This paper shows that “deadline minus jitter” monotonic priority assignment, commonly used for priority assignment in commercial CAN systems, does not always result in the most robust priority ordering. A Robust Priority Assignment algorithm is presented that computes the most robust priority ordering for CAN messages subject to bit errors on the bus. This algorithm is optimal in the sense that it can be used to (i) maximise the number of errors tolerated, (ii) maximise the delay tolerated by any message, or (iii) minimise the probability of any message failing to meet its deadline. This algorithm is efficient and appropriate for use in an engineering context.

Feasibility analysis of real-time transactions

The objective of this paper is two-fold: give a survey of response time analysis (RTA), and contribute to schedulability analysis for the real-time transaction model. The RTA is studied under fixed priority policies (FPP), while schedulability analysis assumes an optimal scheduling algorithm (like the deadline driven scheduling algorithm EDF) in a preemptive context on uniprocessor systems. We compare the transaction model to the family of multiframe models, then present the exact, and approximated methods, as well as a tunable method to compute the RTA. Finally we present a new schedulability analysis method and an efficient algorithm to speed up this test.     

EDF统一调度硬实时周期任务和偶发任务的可调度性判定算法

现有的硬实时周期任务和非周期任务的混合调度方法都没有保证非周期任务的实时性,所以不适合调度具有强实时要求的偶发任务.通过分析和计算EDF算法调度偶发任务所占用的空闲时间和挪用时间,以及调度后对空闲时间和最大可挪用时间的影响,提出一种采用EDF算法统一调度硬实时周期任务和偶发任务时的可调度性充分判定算法.最后用仿真实验得出了该算法在不同系统负载下的判定准确率和偶发任务的平均响应时间.     

Laxity dynamics and LLF schedulability analysis on multiprocessor platforms

LLF (Least Laxity First) scheduling, which assigns a higher priority to a task with a smaller laxity, has been known as an optimal preemptive scheduling algorithm on a single processor platform. However, little work has been made to illuminate its characteristics upon multiprocessor platforms. In this paper, we identify the dynamics of laxity from the system??s viewpoint and translate the dynamics into LLF multiprocessor schedulability analysis. More specifically, we first characterize laxity properties under LLF scheduling, focusing on laxity dynamics associated with a deadline miss. These laxity dynamics describe a lower bound, which leads to the deadline miss, on the number of tasks of certain laxity values at certain time instants. This lower bound is significant because it represents invariants for highly dynamic system parameters (laxity values). Since the laxity of a task is dependent of the amount of interference of higher-priority tasks, we can then derive a set of conditions to check whether a given task system can go into the laxity dynamics towards a deadline miss. This way, to the author??s best knowledge, we propose the first LLF multiprocessor schedulability test based on its own laxity properties. We also develop an improved schedulability test that exploits slack values. We mathematically prove that the proposed LLF tests dominate the state-of-the-art EDZL tests. We also present simulation results to evaluate schedulability performance of both the original and improved LLF tests in a quantitative manner.     

基于网关互连的CAN网络最坏响应时间分析

CAN网络广泛应用于汽车电子系统,不同的CAN网络之间需要借助网关进行通信。针对现有的穷尽搜索算法和简化搜索算法,二者为简化分析在分析网关消息所造成的非周期性干扰时忽略了部分高优先级消息的影响,结合这一点,通过考虑被忽略的高优先级消息的干扰,并证明网关消息同时释放时所造成的非周期性干扰最大,改进了基于网关互连的CAN网络最坏响应时间分析的方法。使用Matlab工具进行了仿真实验,实验结果表明,改进后的算法具有较低的时间复杂度以及能够降低结果的悲观性。