考慮錯誤的CAN總線消息延時分布情況研究.pdf

1、本論文受國家自然科學基金項目(51475422)資助，經過對總線協(xié)議、容錯機制、暫態(tài)性連接(IC)故障特性與因故障導致的延時特性的準確認知后，提出了在有錯誤情況下總線消息延時分布情況的估計方法。
　　控制器局域網（Controller Area Network，CAN）是一種已經被廣泛地應用在各種工業(yè)領域的總線協(xié)議。為了對尚未搭建的網絡系統(tǒng)在報文響應時間方面做出預測與估計，以便提前掌握網絡帶寬特征與性能;同時為了能夠更好的分析了解

2、在有錯誤情況下的網絡行為，以便進一步優(yōu)化網路控制系統(tǒng)的設計，必須分析清楚CAN總線各個節(jié)點所發(fā)送消息的響應時間及其延時特性。本論文提出了一個新穎的分析方法來估算輪詢模式下的CAN總線各個節(jié)點在錯誤影響下的消息響應時間延時分布情況。首先，根據(jù)已經獲悉的故障情形和總線協(xié)議得出單一子節(jié)點的延時概率分布情況;之后通過模式分類將多節(jié)點的復雜消息序列分解為單一子節(jié)點的情形來估計多節(jié)點的消息延時分布情況。最后本論文根據(jù)實際的實驗研究結果驗證了所提出分

3、析方法的有效性。
　　本論文共分六章，各章內容分述如下。
　　論文第一章全面地介紹了有關CAN總線消息幀響應時間的國內外研究現(xiàn)狀，由此總結了目前在響應時間方面存在的待研究問題以及研究的現(xiàn)實意義;之后系統(tǒng)地概述了本論文的研究目標、研究內容以及總體的研究手段。
　　論文第二章針對總線上所可能產生的延時問題進行了簡要介紹，進而提出了本論文所關注的同時考慮消息阻塞和錯誤中斷重發(fā)給報文帶來的延時影響，并根據(jù)延時情形的詳細分析定義

4、了本論文所要研究的延時問題，同時給出了本論文的假設和約束。最后系統(tǒng)地闡述了論文研究的總體方案與步驟。
　　論文第三章分析了CAN總線上只有單一子節(jié)點的情形。由于沒有其它報文的影響，單一子節(jié)點的延時只是由于IC故障事件引起的消息幀錯誤重發(fā)。首先針對IC故障事件建立了隨機過程模型，進而基于IC故障隨機事件，詳細分析了故障產生在報文不同的位段中所能夠引起的復雜錯誤中斷情形，由此總結出了由IC故障導致錯誤中斷的概率值。之后結合產生在報文上

5、的不同的錯誤中斷個數(shù)，給出了最后的單一節(jié)點的延時分析結果。
　　論文第四章將單一子節(jié)點的延時情形向多節(jié)點進行了擴展，也即增加了報文之間相互影響的情況。在對少數(shù)節(jié)延時概率分布分析的基礎上，歸納總結出了三種不同的多節(jié)點延時分析模式，繼而提出了總線上掛接更多節(jié)點時每個報文延時概率分布的計算方法。
　　論文第五章對本論文的延時概率分布理論研究進行了實驗驗證。首先詳細介紹了基于DeviceNet協(xié)議搭建的實驗平臺以及實驗中的相關概念與