CAN網(wǎng)絡(luò)中的動態(tài)調(diào)度思想探究

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絹碓蕉啵潭▋?yōu)先級調(diào)度思想已經(jīng)不能滿足傳輸實時性的要求。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，并對該思想進行了理論上的分析。研究結(jié)果表明，本文的調(diào)度思想實現(xiàn)了CAN網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)調(diào)度，提高了消息集傳輸?shù)膶崟r性。

關(guān)鍵詞：CAN總線；調(diào)度思想；動態(tài)調(diào)度；實時性

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：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)場總線，具有多主發(fā)送、優(yōu)先級“無損仲裁”機制等特點，但是傳統(tǒng)的靜態(tài)優(yōu)先級存在著數(shù)據(jù)傳輸時不同優(yōu)先級數(shù)據(jù)帶寬分配不均等的缺點，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)點構(gòu)建

我們以國內(nèi)某款BMS系統(tǒng)為模型，根據(jù)其性能需求，構(gòu)建7個電控單元（ECU）控制節(jié)點，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會根據(jù)控制策略來給各個單元發(fā)送指令，與此同時，它也會隨時接收各個單元發(fā)來的反饋信息，以便獲知整個BMS系統(tǒng)的實時工作狀態(tài)。

3 基于EDF的CAN報文ID設(shè)計

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)的截止期長短確定各個任務(wù)優(yōu)先級——截止期越近，其優(yōu)先級就越高。CAN總線的仲裁機制為ID（二進制）值越小的消息，具有越高的優(yōu)先級。

本文把報文的ID劃分為兩個部分，分別是動態(tài)域和固定域，其位數(shù)根據(jù)具體系統(tǒng)設(shè)計需要而定，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識符的動態(tài)可變段。以Tst作為時間軸起點（即計時原點）。設(shè)A是分區(qū)因子，A取整數(shù)，Jmax為當前最大的相對截止期，整個區(qū)間分為k+1個大區(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個區(qū)間開始，每個母區(qū)又都以等差數(shù)列的形式分成q個子區(qū)，將其分別編號為0，1，…，q-1，那么系統(tǒng)將會有kq+1個區(qū)間，即有kq+1個優(yōu)先級。

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

5 結(jié)語

通過對實驗結(jié)果的細致研究，我們發(fā)現(xiàn)采用本文指數(shù)函數(shù)結(jié)合等差數(shù)列的動態(tài)調(diào)度思想進行編碼，改進了傳統(tǒng)編碼方法所造成的因優(yōu)先級反轉(zhuǎn)而不能辨識消息優(yōu)先級的弊端。本文最高優(yōu)先級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)膶崟r性。

參考文獻

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