基于CAN总线实时应用的可靠调度性研究

CAN总线是一种高级的串行通信协议，适用于各种分布式控制系统。在实时应用中，标准的CAN协议使用静态优先级算法，对传输信道的利用率比较低。对基于CAN总线通信的动态优先级调度算法进行研究后，提出了一种基于指数分配方式的MTS算法，在保证强实时性消息的同时兼顾了低优先级消息的公平性。     

机器人关节通信总线系统的建模与验证

高速串行现场总线Controller Area Network （CAN）被广泛部署到机器人通信系统中.而服务机器人任务具有并发性和高实时性的特点,因此如何根据总线协议规范和应用需求精化设计模型,保证系统设计的正确性和实时性要求,避免设计阶段的漏洞十分必要.针对传统方法的局限性,本文提出使用形式化方法对基于CAN现场总线型控制系统进行建模分析.首先对系统进行模型抽象和形式表达;其次进行形式建模和自动验证,在UPPAAL中实现主控制器、关节控制器、收发器、仲裁器和CAN总线的时间自动机模型;最后对机器人通信系统进行正确性验证和实时性分析.实时性分析发现随着总线上关节节点数的增多,低优先级节点的最坏仲裁时延的增长速率加大,针对这个问题在形式模型中加入了改进的动态优先级策略.实验结果表明部署动态优先级策略后不仅减小了低优先级节点的仲裁时延而且还可以加大CAN总线的节点负载量,为系统设计提供有效的指导和参考.     

基于CAN总线的无线传感器网络测试系统设计与实现

为了对无线传感器网络在实际环境下进行综合性能测试,设计了一种无线传感器网络测试系统;各测试模块挂载到CAN总线上,有利于数据的快速传输,增加了可测试节点的数量并提高了数据传输的实时性;提出一种动态优先级方案,解决了静态低优先级节点竞争不到CAN总线造成的数据拥塞;针对无线传感器网络节点数量大、烧录效率低的特点,利用MSP430的Bootstrap Loader特性,实现了对WSN节点的并行程序烧录,提高了烧录效率;此外,还支持对WSN节点的电源控制、能耗测试、程序调试及状态查询。实验数据表明,该测试系统满足无线传感器网络的测试要求。     

CAN总线中非周期信息的随机动态优先级调度

针对CAN总线中非周期信息传输的“死锁”现象,利用动态优先级提升机制中消息在发送队列的位置随等待时间动态改变的思想,对非周期性信息的传输采用基于随机数的动态优先级调度策略,以解决CAN总线中非周期信息传输的“死锁”问题。     

CAN优先级倒置原因与对策

CAN总线是代表性的基于消息优先级进行调度的事件触发协议。为了保障通信的正常运行,必须实现帧开始时的硬同步以及无帧发送时的毛刺滤除。在现有CAN总线协议中,这2个设计的组合在特定场合会引起高优先级消息失去与同时发生的低优先级消息的竞争机会,即优先级倒置。优先级倒置的后果是高优先级消息的送达时间延迟,送达时间的理论分析结果不再正确。在完全兼容CAN总线的条件下,提出了在总线空闲时以及在服务间隔第3位处理毛刺的方法。它对于优先级倒置有改进,但对于毛刺较长而与低优先级消息帧开始位（SOF）相连引起的倒置仍无法解决。     

一种“动静结合”的CAN总线调度算法在汽车电子控制网络中的研究与应用

一种以TTCAN技术为基础、结合动态优先级的CAN总线调度算法,阐述了这种算法较传统CAN总线协议的改进之处,并将该调度算法应用在基于CAN总线的汽车电子控制网络系统中,有效改善了系统实时性及网络质量。     

CAN总线动态调度算法改进研究

通过分析CAN总线的非破坏性优先权逐位仲裁的规则,得出若采用建立在确定性系统模型基础上的静态优先级,当总线带宽利用率很高时,低优先级信息帧发送时延会大大增加,甚至造成数据的丢失,同时采用静态优先级在系统运行过程中不能对调度分配进行修正.因此提出单队单拍(SQSA)和单队多拍(SQMA)的动态优先级晋升方法及数学模型,分析该模型的吞吐率,模型的最大延时及采用SQMA可能出现的问题及解决方法.通过仿真实验验证提出的改进动态优先级的方法在网络吞吐率、平均时延和网络利用率都有较好的性能.     

CAN总线实时性研究及改进

随着CAN总线控制网络的复杂化,单段网络上的控制节点数目增多而且网络带宽利用率要求日益提高,这使得总线上属性优先级低的数据传输延时增加;提出了一种动态时分CAN的设计思想,理论上给出了不同属性数据帧传输的最大时延;解决CAN现场总线在网络带宽利用率高时,数据传输的实时性问题,尤其是保证了低优先级信息的实时性;而且,相对于TF—CAN具有更好的灵活性;实验结果证嘲;同属性的数据时延都得到了减少,尤其是属性优先级低的数据;验证了设计思想,证明了协议的可行性。     

基于冗余CAN总线的实时通信系统设计

针对航天现场工业环境对通信系统的可靠性有较高的要求,该文提出了基于冗余CAN总线的实时通信系统设计方法,该方法为系统的CAN网络主节点进行节点冗余设计,同时对CAN网络中的每个节点进行总线冗余设计.当主节点出现故障时系统切换到备份主节点工作,当总线出现故障时系统切换到备份总线上工作.该系统制定了统一的通信协议,系统主控模块FPGA对整个CAN网络中的节点进行实时监控,有效提高了系统数据传输的可靠性.     

CAN总线在列车综合管理系统中的应用

首先从CAN总线特点出发,系统分析了CAN总线的位仲裁机制及其保证信息传输可靠性和效率的技术;详细描述了列车综合管理系统的基本构成和功能要求,设计了典型动车编组的具有两级CAN架构总线通信网络,分别满足了列车级和车辆级的数据流量要求;深入探讨了该网络数据通信的可靠性以及CAN总线在保证列车信息数据传输可靠性和实时性方面的优势;最后指出了多编组动车的通信网络设计具有实时性和网络负载方面的问题,并提出了相应解决思路.     

从CAN总线到VXI总线数据传输的实现

在VXI总线系统中,为了能够获得大量实时数据,需要利用CAN总线快速可靠地传输数据的性能．设计一种混合VXI总线和CAN总线的系统。在这种混合系统中要实现CAN总线上各个节点采集并传输实时数据．采用VXI—CAN这样一个消息基模块完成数据到VXI总线上的传输。通过这种VXI总线和CAN总线互相通讯获得实时数据的基本原理和方法．实现了实时数据的采集。这种数据传输的实现为VXI总线系统的设计拓宽了新的思路。     

时间触发及冗余结构的CAN网络研究与实现

航空控制系统对通信网络的实时性和可靠性要求很高,目前通用的CAN总线采用位仲裁的调度原则,可能使一些低优先级的报文失去总线占有权,不能满足需求。提出了一种基于时分思想的CAN报文调度策略,设计了多主结构的余度配置方案,在此基础上实现了时间触发CAN总线冗余网络,并完成了通信软件的编写。实验结果证明,该网络具有良好的实时性和可靠性,可满足航空控制系统的需求。     

CAN控制系统的时延分析及混合算法

在车载控制器局域网络(CAN)总线的通信中,消息之间的碰撞及低优先级消息的等待时延过长严重影响了通信的稳定性和实时性。通过对CAN控制系统中的消息时延分析,确定排队等待时间是影响通信的关键因素,结合改进的共享时钟算法和动态ID序列算法,提出一种共享ID序列混合算法。将节点消息按ID序列发送,减少消息在同一时刻碰撞,消除消息的排队等待时延,从而提高网络的实时性和稳定性。仿真结果表明,该算法能够避免消息的碰撞,增强消息的确定性,有效改善网络性能。     

一种无线传感网与现场总线通信网关的设计与实现

设计了一种无线传感网与CAN总线、Modbus总线的通信网关。该装置以嵌入式微处理器STM32F207ZG为核心,采用无线通信模块CC2530作为无线传感网汇聚节点。在RS485通信的基础上实现了Modbus协议。STM32F207ZG内部CAN总线控制器配合CAN总线收发模块使网关可以接入CAN总线。试验表明:该网关分别接入Modbus总线、CAN总线均可实现总线监控网络与无线传感网的数据传输,且可以作为新型无线传感网监控系统扩充现场总线数据采集设备的接入点。     

基于CAN总线的数据臂通信设计

针对数据臂的多电机驱动、多传感器信息采集的特点,提出了一种基于CAN总线的数据臂通信方案.通过CAN总线将上位机与下位机各关节测控节点相连,实现系统的分布式测量与控制;在此基础上,制定了适合于模块化结构数据臂通信要求的CAN总线协议,以协调总线上的信息流,从而减小总线冲突仲裁所需时间.该系统的数据传输准确率高、实时性好、工作性能稳定、连线简单,能够满足数据臂对实时性、可靠性等性能的要求.     

基于TMS320F2812的CAN总线通信研究

CAN总线是一种串行通讯协议,适用于分布式控制系统的底层网络通信.由于标准的CAN协议为同一节点的信息分配固定的优先级,网络控制的实时性得不到保证.本文提出了一种利用TMS320F2812的增强型CAN模块实现网络监控的方法,通过标志符为CAN总线提供不同的优先级,在确保网络控制实时性的同时兼顾了CAN总线利用率,取得了较好的效果.在波特率高达1Mb/s的条件下,数据传输稳定、可靠,延迟时间小.     

基于CAN总线实时令牌网的设计

基于CAN总线物理层和数据链路层设计了一个实时令牌传输网络.该网络具有令牌网传输实时性的优点,克服了以太网延时的不确定性.同时又利用CAN总线的仲裁特性,实现了网络的初始化和重构算法.经实际测试证明,本设计能够可靠地实现站点之间的数据传输,实现了网络传输的目标.     

区域计算机联锁CAN实时性改进及仿真分析

区域计算机联锁系统采用调度监督加集中联锁的方式实现,其安全通信网通过物理介质的延伸进行区域性控制,随着大量相邻站点并入系统,对安全协议的实时性要求也逐渐增高。为此,针对该系统使用的控制局域网络( CAN)总线协议,对站间安全通信网CAN总线的传输时延进行分析,采用动态优先级算法对实时性进行改进。仿真结果表明,通过改变负载,相比于标准CAN,改进的CAN总线协议降低了节点的最大时延,能够保证不同类型节点的实时性,可满足区域计算机联锁系统对网络通信的要求。     

基于CAN总线的三轴磁场监测系统设计

电机状态监测系统传感器种类多、通信线路复杂以及实时性、可靠性等问题.本文提出了基于CAN总线的大型电机三轴磁场实时监测系统及其架构设计,基于MSP430单片机设计与实现了三轴磁传感器、CAN节点模块,并对CAN总线上层传输协议进行初步编制和使用.通过构建的最小CAN总线系统,验证了基于CAN总线的三轴磁场数据传输及部分通信协议的可行性、实时性和可靠性.     

基于分组的CAN总线容错优先级分配策略

电磁干扰(EMI)可能造成CAN总线传输错误,影响CAN总线通信的实时性和可靠性;提出一种基于分组的容错优先级分配策略,旨在提高电磁干扰下CAN总线通信的实时性和可靠性;该策略将消息集按照关键性消息和一般性消息进行分组,并搜索分组后消息子集的容错优先级分配顺序;在总线速率为125 kbit/s,每秒平均错误数量为10个的条件下进行实验;实验结果表明,该策略可以有效降低关键性消息子集的最糟糕截止期失效概率(WCDFP),提高CAN总线通信的实时性和可靠性.