車載網(wǎng)絡(luò)FlexRay調(diào)度方案優(yōu)化設(shè)計研究.pdf

1、隨著汽車“線控”技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的車載網(wǎng)絡(luò)如CAN、LIN等由于傳輸速率低、消息調(diào)度的不可管理與預(yù)測、帶寬利用率低等自身的一些固有特點，已經(jīng)無法滿足未來汽車高吞吐量、高可靠性、確定性、容錯特性等通信需求。因此，新型的車載網(wǎng)絡(luò)總線FlexRay應(yīng)運而生。FlexRay協(xié)議是由BMW、Daimler-Chrysler、Freescale、Bosch和Philips等公司組成的FlexRay聯(lián)盟開發(fā)的，并于2005年發(fā)布了FlexRay協(xié)議2

2、.1版本。目前，F(xiàn)lexRay相關(guān)產(chǎn)品已經(jīng)在寶馬和奧迪的某幾款車型中得到了良好應(yīng)用。
　　FlexRay協(xié)議主要是由基于時分多址(TDMA)訪問技術(shù)的靜態(tài)段和基于柔性時分多址訪問(FTDMA)技術(shù)的動態(tài)段組成，分別傳輸周期性和非周期性消息。在靜態(tài)段中創(chuàng)建高效的靜態(tài)調(diào)度表以及在動態(tài)段中為每個動態(tài)消息分配合理的FID是提高FlexRay系統(tǒng)運行性能的關(guān)鍵。本文分別對FlexRay靜態(tài)段和動態(tài)段的調(diào)度方案構(gòu)建進行研究。
　　本文對

3、FlexRay協(xié)議進行了詳細的分析，包括FlexRay的總體特性、操作控制以及網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)等。在此基礎(chǔ)上對FlexRay靜態(tài)段的消息實時調(diào)度問題進行分析，首先介紹了FlexRay靜態(tài)段的傳輸特性以及構(gòu)建靜態(tài)段調(diào)度方案的性能評價指標。并把系統(tǒng)中節(jié)點的信號封裝問題轉(zhuǎn)化為帶約束的經(jīng)典裝箱問題，并給出求解算法。針對節(jié)點中的個別大信號數(shù)據(jù)提出了基于大信號數(shù)據(jù)拆分的方法對信號進行預(yù)處理，然后再利用裝箱算法進行求解，提高了靜態(tài)時槽的帶寬利用率;最后在

4、消息封裝的基礎(chǔ)上，構(gòu)建節(jié)點靜態(tài)時槽由多個消息幀復(fù)用的消息調(diào)度策略，在滿足可調(diào)度的情況下，使得系統(tǒng)所需FID最小化。
　　在構(gòu)建FlexRay動態(tài)段調(diào)度方案時，首先介紹了FlexRay動態(tài)段的傳輸特性;然后分析動態(tài)消息傳輸?shù)淖顗捻憫?yīng)時間;在此基礎(chǔ)上建立動態(tài)消息調(diào)度問題模型，針對造成消息傳輸延遲的主要因素，提出了為每個動態(tài)消息分配一個FID以及設(shè)置動態(tài)段長度為傳輸所有動態(tài)消息長度之和的解決方案;然后利用基于類DM的啟發(fā)式調(diào)度算法，以所