无源二线制智能数字显示表的设计与实现

TTCAN是近几年发展起来并广泛应用于汽车以及其它一般工业控制系统的实时传输协议[1].分析了TTCAN网络平台对于周期性消息及非周期性消息的调度策略,分别对其进行改进,并通过遗传算法对系统矩阵周期调度表进行优化,之后利用Simulink中的Stateflow工具针对一般工业控制系统建立了TTCAN网络调度仿真平台,并对仿真平台进行优化,优化后的仿真平台较好地提高了网络系统带宽利用率,增大了总线通信量,降低了各传感器节点周期性消息的响应时间和非周期性消息的延时时间,从而改善了网络平台的通信实时性能.     

一种新型时间触发CAN消息动态调度算法的设计及实现

CAN总线网络在高负载率时,消息间碰撞的概率增大,低优先级消息的传输延迟不确定,针对该问题推出的TTCAN协议解决了周期性消息的延迟不确定性,但是事件性消息传输延迟较大。针对上述问题,提出了一种新的基于时间触发的CAN消息实时调度算法。算法规定,在周期性消息的调度窗口中,事件性消息也可参与总线仲裁,并采用最小松弛度优先算法对事件性消息进行动态调度,以确保其实时性。此外,还探讨了算法在嵌入式微控制器中的实现方法。     

基于电动汽车的TTCAN调度算法的研究

文章介绍了基于时间触发机制的CAN总线协议（TTCAN）,基于该协议提出了一种负载均匀的系统矩阵调度算法。利用ATMEL公司的AT91SAM7A3微处理器芯片设计了CAN节点,组成通信网络实验系统。以电动汽车控制系统消息传输模型为例,设计了其消息调度的系统矩阵,并在实验平台上实现了TTCAN调度算法。     

EtherCAT网络中非周期信息的实时调度

由于Ether CAT的设计主要应用于周期通信,对非周期性信息的实时传输效率并不高,需要较长循环时间,给出了Ether CAT网络中非周期性实时信息基于优先级驱动交换调度的一个通用框架,此框架提出的交换机制具有循环周期短的特点。描述了优先级驱动交换的原理,对动态优先级和静态优先级的调度进行了分析,并且通过OMNe T++对几种方法做出了仿真评估。     

基于遗传算法的网络控制系统调度优化研究

网络控制系统NCS(Networked Control system)是基于网络的分布式控制系统,具有强实时性。结合控制网络的实时调度与系统控制性能,应用单调速率RM(Rate Monotonic)方法对一组周期性的网络控制传输任务进行调度,采用遗传算法实现NCS的调度优化,同时满足了网络传输的优化调度与控制系统传输误差最小化的要求,提高了网络控制系统的性能,最后给出了优化实例。     

基于混合调度算法汽车TTCAN网络设计及实时性分析

针对汽车控制系统CAN总线在处理周期性信号和随机性信号时具有不确定性和信息易死锁等缺陷问题,把服务于时间触发的均匀装载(AL)算法和服务于事件触发的动态优先级提升(DPP)算法相结合,提出了一种基于时间触发的控制器局域网(TTCAN)协议的混合调度策略,介绍了混合调度算法原理及实时性分析方法,构建了基于混合算法的汽车TTCAN系统矩阵,通过应用实例分析,验证了该方案满足汽车控制系统的实时性要求.     

基于CANoe总线系统实时调度的仿真

针对工程车辆CAN总线系统由于消息传输时间的不确定性造成的数据传输延时或丢包,构建了一种主从结构的时分调度策略,采用改进的均匀装载算法优化调度表设计,保证工程车辆消息的实时传输。利用CANoe软件构建了工程车辆系统的仿真平台,仿真结果表明,主从时分调度策略能降低系统丢包率,减少错误帧,系统实时性和可靠性得到有效提高。     

晶圆制造系统实时调度仿真平台的设计与实现

在对一般的制造系统仿真的共性进行抽象分析和建模基础上,依据晶圆制造系统的特点,采用面向对象技术开发了晶圆制造系统实时调度仿真平台。平台采用c样编写,内嵌离散事件仿真引擎,封装了晶圆制造系统仿真程序大部分功能,预定义了部分可扩展方法模块,提供了可调用的接口。该平台实现了晶圆制造系统的仿真,对晶圆制造系统调度以及优化方向的研究提供很大帮助。     

基于SAE J1939与TTCAN的汽车网络设计与分析

针对汽车控制系统中实时通信的高性能需求,文中采用以CAN总线作为网络底层协议,以SAE J1939协议和TTCAN协议作为网络的上层协议的分层网络结构.TTCAN是一种基于时间触发机制的协议,因此这种网络结构不仅可以实现系统各节点之间高速数据共享,同时能够提高网络带宽的利用率,而且在消息的实时性能方面得到很好的改善.在测试当中,取得了良好的效果,充分证明了方案的可行性.     

TTCAN的硬件实现以及在智能压路机上的应用

虽然CAN总线广泛应用于汽车等工业领域,但是在一些硬实时系统(hardware-enabled real-time system)中,比如线控转向和线控刹车,CAN的实时性能满足不了应用要求.为了改善CAN的实时性能,引入了基于时间触发的控制器局域网(TTCAN).主要对TTCAN协议的机理和协议的实现方法进行了研究,并且利用单片机和其他辅助硬件实现了该协议,并将其应用于智能压路机的控制系统上面.压路机上使用的TTCAN模块主要用于控制发动机、变速器、压实机构、行走系统控制以及转向系统控制,等等.试验证明,基于T89C51CC01单片机TTCAN节点为压路机在各种环境下稳定、可靠地运行提供了保证.     

基于ARM的TTCAN网络系统的研究与实现

TTCAN是基于时间触发机制的CAN高层协议,可以有效改善CAN通讯实时性和确定性。本文通过对TTCAN协议和调度算法分析研究,采用TTCAN同步机制的Level 1级校准同步整个TTCAN网络,实现了以调度主站和多个从站构成的TTCAN网络。系统以S3C2410ARM处理器为核心,采用CAN控制器MCP2515,构建TTCAN的调度主站,采用MSP430设计从站节点。最终的通讯测试结果验证了系统硬件和软件调度算法的正确性,具有较好的应用价值。     

Development of a decentralized multi-axis synchronous control approach for real-time networks

The message scheduling and the network-induced delays of real-time networks, together with the different inertias and disturbances in different axes, make the synchronous control of the real-time network-based systems quite challenging. To address this challenge, a decentralized multi-axis synchronous control approach is developed in this paper. Due to the limitations of message scheduling and network bandwidth, error of the position synchronization is firstly defined in the proposed control approach as a subset of preceding-axis pairs. Then, a motion message estimator is designed to reduce the effect of network delays. It is proven that position and synchronization errors asymptotically converge to zero in the proposed controller with the delay compensation. Finally, simulation and experimental results show that the developed control approach can achieve the good position synchronization performance for the multi-axis motion over the real-time network.     

以太网工厂自动化协议中确定性调度的研究与实现

工业自动化采用以太网协议,参考了传输控制协议/网络协议的组织方式,分为物理层、数据链路层、网络层、应用层,并在其上层增加了用户层.在数据链路层,将用户层的报文分为周期报文和非周期报文,根据设备组态信息,使周期报文按照固定的时间片发送,而非周期报文按照报文优先级大小发送,即确定性调度.运用该技术使以太网工厂自动化网络有效地避免了乱序、丢包、重发报文等情况,保证了以太网网络中报文传输的确定性和实时性.测试结果表明,所提出的调度算法完全符合以太网协议规范,精度可达到微秒级.     

EPA系统数据发送时间片的自适应调整方法研究

根据EPA (ethernet for plant automation)系统中数据发送时间片的设置规则及其与确定性调度参数的相互作用机制,提出了一种数据发送时间片自适应调整方案EPA-TSA (EPA timeslice self-adaptive adjustment),该方案能够实现数据发送时间片根据网络负载的变化自动调整以使其利用效率得到提高.应用该方案,各个设备首先通过打时间戳的方法获得其数据发送需求时间,再调用自适应设置算法确定时间片自适应设置值,然后通过在非周期数据发送声明报文中增加字段的方法实现该值的传输,最后各个设备根据自适应设置值调整其确定性调度参数,以此完成数据发送时间片的调整设置.文中效果分析和实例分析表明该方案能够有效提高系统的实时性能.     

网络控制系统中信息调度的研究进展

由于网络带宽的限制以及控制系统的时限要求，网络控制系统的性能不仅取决于控制算法的设计，而且取决于网络信息的调度，以实现各个网络节点资源分配。文中综述了网络控制系统中信息调度的研究进展，主要内容：首先比较了单处理器的任务调度与网络控制系统的信息调度；介绍了单处理器的RM和EDF两种实时调度算法以及多处理器的调度算法；讨论了调度的单独设计和调度与控制的共同设计；最后探讨了若干待解决的问题及发展趋势。     

车载CAN网关实时性分析与改进

为改进车载网关在实际应用中的实时性能,减少网关延时,将主从节点调度方法引入车载CAN的网关调度中。分析了影响车载CAN网关实时性的因素,根据车载CAN网关的信号路由、报文调度方式和网络负载对网关传输延时的影响,设计了一种基于信号更新位的改进型CAN网络主从节点调度算法;通过使用实际网关硬件和TELLUS汽车网络仿真工具构建了实验平台,并对该调度算法进行了评价。研究结果表明,采用该改进型主从节点调度算法的网关延时最多可以比传统调度方式减少4.6%,可提高车载CAN网关的实时性能。     

第二十五章 面向工业测控应用的无线网络协议SOC解决方案

本文介绍了目前国际上主要的工业无线网络技术标准,依据这些标准,提出了一种可行的工业无线网络协议SoC的解决方案,该解决方案瞄准低功耗、高可靠通信、实时性调度等工业控制应用特点展开设计,支持多路径路由、跳频切换、时分复用机制,以达到空域、频域、时域的多样性,从而保证工业无线网络的健壮性。