UM-BUS总线传输系统的建模与仿真

UM-BUS(动态可重构高速串行总线)是一种基于故障实时检测和动态重构的新型多通道高速串行总线.UM-BUS总线的传输介质为屏蔽双绞线,传输通道采用MLVDS(TIA/EIA-899-2002)信号传送方式,能够支持多个节点设备直接连接.基于传输线理论,采用Hyperlynx建立了UM-BUS总线物理线路的电阻隔离型、电容隔离型、阻容隔离型3种传输模型,并对仿真眼图及实测眼图进行了分析,确定了UM-BUS总线物理链路模型,为进一步研究UM-BUS总线传输系统提供了支持.     

UM-BUS总线测试系统中PCIe的设计与实现

UM-BUS总线单通道理论带宽可达200 Mb/s,采用16通道并发传输时,理论带宽可达400 MB/s,其测试系统需要在数据采集终端与PC之间建立不低于此带宽的通信通道。PCIe1.1采用4通道传输时理论带宽可达1 GB/s,满足了UM-BUS总线测试系统的传输带宽需求,由此设计实现了UM-BUS总线测试系统的PCIe1.1 x4链路通道的应用方案,给出了基于FPGA的PCIe总线的BMD传输方案。测试结果表明,该方案实际传输速度可达550 MB/s,满足UM-BUS总线测试系统的带宽需求。     

USB在动态可重构总线测试系统中的设计

UM-BUS总线单通道最高通信速率为200 Mbps,采用8通道并发传输时,总线有效带宽可达149.5 MB/s,其测试系统需要在采集终端与PC机之间建立不低于此带宽的通信通道,USB3.0理论传输速率可达5Gbps,可满足UM-BUS总线测试系统的传输需求,由此设计实现UM-BUS总线测试系统的USB3.0应用方案。实验测试结果表明,该方案实际传输速度可达180 MB/s,为实现UM-BUS测试系统的无过滤监听和故障注入等功能打下了基础。     

基于PCIe的DMA传输在UM-BUS测试系统中的设计与应用

动态可重构高速串行总线(UM-BUS)是一种利用多通道并发冗余的方式来实现总线动态容错的高速串行总线。它的测试系统可以实现对总线的通信过程进行监测、存储与分析。由于测试系统需要在数据采集终端与PC之间建立高带宽的通信通道,设计了UM-BUS总线测试系统的PCIe2.0 x1通道的应用方案,设计并实现了基于FPGA的PCIe总线DMA数据传输方案。实验测试结果表明,实际传输速度可以稳定达到200 MB/s以上,完全满足总线测试系统中对数据传输速率的要求。     

CAN网络层次化动态调度策略设计与实现

CAN总线是一种基于消息的事件触发通信服务,主要应用于汽车、机器人等实时通信系统.CAN总线上有多个节点互相独立工作,当多个节点访问总线时出现消息碰撞,由于CAN总线采用按位仲裁算法决定节点访问总线的优先级,导致低优先级节点访问失败,而高优先级节点继续传输消息,这种方式导致低优先级节点饥饿现象而丢失消息,因此CAN总线调度算法随之被提出.目前调度策略已从静态发展到动态,但是随着节点的增多,系统维护和调度难度增加,单条总线调度策略难以维持系统性能需要.因此本文考虑将系统中的节点挂载到多条CAN总线上构成CAN网络,针对CAN网络提出了一种层次化的动态调度算法,将节点优先级仲裁分为：单条总线本地优先级仲裁和系统全局优先级仲裁,确定系统优先级最高的节点,使其进行数据传输.利用MATLAB中的Stateflow工具,建立分层动态调度模型,依据CAN总线数据传输机制和仲裁机制,设计实现了节点模块、总线模块、函数模块等,在总线模块实现了两级调度.实验结果表明,本算法在增加了节点总数目的基础上,满足高优先级节点传输且避免了低优先级节点的饿死现象.     

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。     

CAN总线分布式采集模块的优化设计

为了满足智能汽车对多路车载传感器的数据采集和数据可靠传输的需求，在CAN通信的标准帧中添加应用层协议，以“点名-应答”机制实现了一主多从的数据传输，并利用C8051F060内部的定时器实时监测总线上主节点下发点名指令和从节点应答的时间间隔，解决了传输链路在受到外部干扰后导致的数据包长短帧、节点延迟响应和故障节点异常离线等传输错误。采集模块采用单片机控制16选1的模拟开关ADG706和模/数转换器AD7667,实现对16路传感器数据的采集。最后经过多次测试验证和监测总线上的数据，CAN总线上传输速率达500 kb/s,可挂载32个从节点，并且每个节点可单独采集16路传感器数据，满足智能汽车对缓变信号的采集需求。     

车载Ad Hoc网络中基于移动网关的数据传输

由于车载Ad hoc网络拓扑的动态变化及车载节点的快速移动,应用现有传输方法在其上进行Internet接入点向移动车辆(Infrastructure-to-Vehicle,I2V)数据传输时成功率较低,而且传输延迟高、延迟抖动大.为了解决这一问题,文中利用公交车路线固定、运行特征可预测、节点及线路分布稠密等特性,将公交车作为移动网关(Mobile Gateway,MG),提出了一种新的基于MG转发的I2V数据传输方法(Mobile Gateway based Forwarding,MGF).文中首先将公路网模型化为状态-空间图,再运用马尔可夫决策方法建立了一种基于MG转发的I2V数据传输优化模型,然后通过对模型求解得出I2V数据传输的最优转发决策,最优转发决策指的就是每个状态下对应的最优动作序列,最后在目的车辆行驶轨迹上选取满足传输成功率阈值,并使I2V传输延迟最小的路口节点作为数据包与目的车辆的最优汇聚节点,即目标节点.应用MGF方法,MG节点将以最优概率转发序列向目标节点转发数据包.文中利用模拟平台对MGF方法的传输性能进行了评估,结果表明该方法在满足传输成功率阈值前提下,能够获得最小传输延迟期望.理论分析同样也证明了该方法的有效性.     

MS/TP总线网络延迟性能分析与仿真

研究了BACnet总线通信,针对MS/TP网络中的节点和报文传输性能进行了分析。运用有限状态机理论,在仿真环境下建立了混合型MS/TP网络的随机通信模型。针对应用层服务如读属性报文的传输等进行了仿真运行,评估了MS/TP网络传输的平均服务延迟特性,给出了楼宇控制器网络通信中的网络数据帧数、传输速率、延迟三者之间的关系。研究表明,当报文产生时间平均间隔一定,随着最大数据帧数增加,总线利用率变大,网络平均延迟变大。运用该方法可针对实际的网络结构和节点数量,评估出该网络的数据传输最大平均延迟和最大数据帧数,为总线网络的设计及优化提供了依据。     

智能型RS485总线接口设计

控制领域中的分布式监控系统具有节点多、传输距离远以及现场工作条件恶劣等特点,因此需要一种能够支持多节点、远距离通信以及传输信号安全可靠的总线构成网络。结合RS485总线在实际监控系统中的应用,文章设计出了满足上述要求的智能型RS485总线接口,并在实际使用中收到了较好效果。     

分布式无线网络轮询多址等待时间策略控制研究

基于预约轮询接入的思想,提出了TPMA(Time—dependentPerfectschedulingMultipleAccess)协议,其控制原则是有信息分组的节点进入轮询队列,群内中心节点选择出有最长等待时间分组的节点,并按照门限服务规则进行无冲突发送。实验仿真证明,该方案减小了信息分组的平均等待时间,明显改善了系统性能。     

PROFIBUS通信性能测试与参数设置分析

PROFIBUS现场总线协议的实时性是评价其性能的关键因素,因此,如何研究和计算实时性能参数显得尤为重要. 针对这一问题,在对PROFIBUS总线存取协议深入分析的基础上,设计了基于PROFIBUS-DP通信性能测试平台. 通过测试平台分析和计算了包信息率、传输效率、网络平均利用率、网络吞吐量、传输延迟和令牌循环时间等实时性能参数,并给出了总线循环时间与主站个数及报文数量之间的关系之间的关系,从而定性定量分析了PROFIBUS-DP现场总线的实时性能.     

AVR单片机中TWI的模块化检测系统设计

主要利用AVR单片机中的TWI模块,构建了一个基于TWI总线的模块化检测系统.通过利用TWI总线相对于I2C总线的强大灵活性,增加了容错处理程序,提高了总线的稳定性和可靠性,使得整个检测系统的抗干扰性更强.在从机TWI程序设计上使用TWI中断,消除了等待TWINT置位所浪费的时间,提高了程序的执行效率.     

无限自组网AODV协议的多路径路由的实现

为了减少建立路由所产生的延时,AODV路由协议允许拥有积极路由的中间节点响应路由请求,而不考虑该节点当时的负荷,这样虽然快速地建立了路由,但并不一定能有效地传输数据。针对这一问题,在AODV的基础上对一种多路径路由方法MP-AODV进行了优化。并结合主动式路由机制,进一步降低了链路失效。仿真结果表明改进的协议和原协议相比,降低了端到端的延时和丢包率,提高了传输效率。     

无线传感器SMAC协议的自适应占空比调整机制研究

针对无线传感器SMAC协议无法适应网络负载的动态变化而导致网络丢包和时延抖动的情况,设计了DSMAC协议.该协议依据数据包在发送队列中等待时间的平均值来预测当前网络的负载情况,并动态地调整节点的占空比,从而在实现能量有效利用的同时保证数据的及时可靠传输.仿真实验表明,改进后的协议能有效地利用了节点能量,同时增加了网络吞吐量,降低了数据端到端的时延.     

移动自组织网络中内部丢包的检测模型

无线移动自组织网络中数据的传输是基于中间节点的合作转发的,但由于内部自私节点为了节省带宽和电量或者网络受到恶意节点的攻击,导致丢包行为发生,网络性能严重降低。基于无线自组织网络常用的路由协议AODV,提出了一种新的针对内部丢包攻击的检测模型。该检测模型引入旁信道概念,旁信道节点和看门狗共同检测并记录节点转发报文行为,采用邻居信息表存放检测结果,当相应节点的记录值达到一定下限时就被隔离出网络。由于旁信道可以发送警报报文,该模型能够同时检测到自私节点或合作攻击节点引起的内部丢包攻击。     

基于网络编码的传染路由协议性能

针对传染路由(ER)网络中容易出现多种通信半径的通信节点,导致网络性能不稳定的问题,提出了一种网络编码与传染路由相结合的网络模型。该模型在经典传染路由中结合网络编码的方式进行数据传输,并且为了对改进后的网络性能进行有效地评估,为传染路由网络中的传输时延建立了概率模型。使用该概率模型对网络进行评估的结果显示,在多种传输环境下与经典传染路由相比,基于网络编码的传染路由(NCER)具有高效、稳定的优点,并于离散事件仿真实验结果中得到了验证。最后,根据该概率模型的评估结果,提出了一种进一步降低网络传输时延的方案。     

Design of real-time fuzzy bus holding system for the mass rapid transit transfer system

In this research, we aim to design real-time fuzzy bus holding system (FBHS) for the mass rapid transit (MRT) transfer system with real-time information for a terminal station with in a metropolitan area. We employ fuzzy logic to develop a model for the MRT-bus system to achieve the following goals pertaining to bus holding strategies used: to reduce the bus waiting time, to reduce the passenger waiting time, and to reduce passenger traveling time. In order to enhance the performance of the MRT-bus transfer system, we develop several fuzzy rules in the transfer models that are different functions of the travel time taken by buses during different time periods, such as rush hours and off-peak hours. Real-time traffic information acquired by the intelligent transportation systems through global positioning systems is used as input data for the FBHS. A performance index function is derived and served as the performance measure to compare our system with real data. The experimental results show that the FBHS significantly reduces the overall passenger waiting time and improves the performance of the MRT-bus transfer system.     

基于网络编码的P2P TV拓扑优化

网络编码使得网络中间节点可以对收到的数据包进行特定的编码后再转发出去,以实现组播的最大吞吐率。这一技术应用于P2PTV系统,可以改善系统的有效传输率和延时等性能。为了缩短系统中节点等待数据包的时长和降低计算开销,实际系统大都对网络编码进行了简化。这使得数据包的冗余率受到拓扑结构的影响,增大了系统开销。针对这一问题量化分析了拓扑引起冗余的原因,提出了即时控制拓扑优化的方法,以对拓扑进行即时控制,优化拓扑结构。实验结果表明,相比已有工作,即时控制在数据包冗余率和节点上行带宽容量利用率之间取得了更好的折衷,并获得了更高的有效传输率。     

一种用于多信道Ad Hoc网络MAC协议的匹配策略

在ad hoc网络中,使用多个正交信道,并行地传输数据是一种提高网络吞吐率,降低数据时延的有效手段.目前多广播域类协议,由于不需要额外的硬件,同时也不需要在网络结点之间建立时间同步机制,比其他多信道MAC协议具备更好的灵活性.经过研究发现,传递广播数据包,将加重多广播域协议解决死锁、发送等待和匹配效率等问题的协议开销,从而制约ad hoc网络的实际性能.采用支持广播/多播的匹配策略MAMR(Matching Algo-rithm for Multiple Rendezvous),将有助于解决广播问题.MAMR根据ad hoc网络的数据传送需求,将任一网络收敛至一个无冲突,无死锁的匹配状态.在该策略的收敛状态下所有非广播结点的入度不大于1,并且任两个相邻的广播结点间不会有匹配的边存在,从而避免了广播结点间可能出现的数据发送冲突.进一步证明,该策略可以在O(4m)步内收敛,并且可以在限定条件下达到极大匹配状态;在无广播结点时,该策略与Hsu和Huang提出的分布式网络中的极大匹配策略等价.仿真显示,在具有5%的广播数据需求时,该策略可以使MAXM、BTMC协议性能提高10%.