CAN FD与CAN网络共存的解决方案

传统CAN总线已经广泛应用于汽车、工程机械、轨道交通、医疗、工业自动化、船舶、航空等领域。随着CAN总线的重要性越来越突出,当今汽车电子应用场景越来越复杂,传统CAN的通信速率和有效数据负载已经出现了瓶颈,CAN总线的升级变得尤为重要,随之突破性的CAN FD技术应运而生。但是由于成本和供货能力以及市场验证等诸多问题,CANFD完全迭代还将面临非常多的挑战与现实困境,因此,传统CAN与CAN FD的共存出现了必然,也带来了新的挑战。本文对此提出了具体的6个问题和6个解决方案,解决CAN FD与传统CAN网络共存的问题。

基于CAN FD总线的有源相控阵雷达阵面电源监控系统设计

随着有源相控阵雷达的不断普及,为了提升相控阵雷达阵面电源的健康状态评估能力,提升任务可靠性,介绍了一种基于CAN FD总线的分布式电源监控网络构建方法。分析了有源相控阵雷达对阵面电源健康状态评估的需求以及传统监控网络的不足之处,结合CAN FD总线的特点,详细介绍了基于CAN FD总线构建分布式阵面电源监控网络的架构、阵面电源监控节点及CAN FD与以太网转换网关的设计方法,并通过实际的工程设计应用验证了基于CAN FD监控网络与传统的监控网络相比的特点及优势。

车载CAN FD总线终端电阻的优化研究

传统的车载控制器局域网络不能满足汽车智能化对带宽和速度的需求,CAN FD网络作为传统CAN网络的升级版,有效地提高了总线的速度和可靠性.CAN FD的接口电路的众多元器件中,终端匹配电阻对总线信号的影响最大.文章首先对CAN FD总线的通信特点进行了研究,总结出CAN FD总线与传统CAN总线的区别.其次,在应用层和物理层方面对总线网络进行了优化,确定了总线信号质量的评价指标,采用归一化与加权求和的方法将优化总线信号质量这个多目标优化问题转化成单目标优化问题,利用粒子群算法求解出最佳的总线电阻匹配方式.最后,通过Saber软件和MATLAB联合仿真的方式,验证了设计的总线电阻匹配算法可以达到整体优化总线信号质量的作用.

基于CAN FD的分布式倒立摆控制系统

为实现倒立摆系统彻底的“全分布式控制”,提出一种基于PID算法的优化分布式动态切换策略控制算法,对直线倒立摆系统进行分布式控制,并使用MATALB仿真得到可靠的PID参数,以缩小硬件设计中参数整定的凑试范围。利用NXP的LPC54618微控制器,采用合理的CAN FD节点布置,完成各节点软硬件设计,实现对倒立摆的实时控制。通过CANoe测试及诊断功能得到CAN FD总线在分布式控制中的各项性能指标。结果表明,分布式控制实现了稳摆,该总线协议在典型的分布式控制系统中将响应时间响应时间缩短了33.88%,总线负载率减少了35%。

CAN FD总线自动发送延迟补偿方法研究

随着使用条件与工作环境的愈发严苛,传统CAN总线的速率与带宽不能满足使用要求,CAN FD总线应运而生。但是CAN FD总线的发送速率却受到了自身延迟的影响,必须使用发送延迟补偿机制才可以突破发送速率的限制.本文分析了发送速率受限的原因,并提出了一种自动控制的发送延迟补偿方法,在自研控制器中进行了实现.控制器通过实时报文的发送情况灵活开启补偿机制,可以动态的定位补偿机制中二次采样点的位置,最终可以提高控制器整体的稳定性与灵活性.

CAN FD总线报文响应时间研究

针对CAN FD总线相较于CAN总线有更高的传输速率,但不能精确地限制给定报文的最坏情况响应时间问题,从CAN FD报文格式出发,通过分析影响报文最坏响应时间的阻塞因数,建立CAN FD报文时间响应模型并利用可调度性条件限制报文最坏情况响应时间。在模型中采用固定优先级的调度方案,同时提出利用报文截止时间分析报文及系统的可调度性。实验使用TrueTime工具箱进行仿真,在波特率为1Mbps和5Mbps时,各节点报文响应迅速,最坏响应时间的值远远小于各报文截止期。同125kbps和500kbps传输速率下的报文最坏响应时间相比,1Mbps和5Mbps传输速率下的报文响应较为迅速。实验结果能够充分体现出CAN FD总线在较高的有效传输负载和高传输速率下的报文传输优势。

基于AUTOSAR标准的CAN FD通信实现

文章介绍了AUTOSAR规范和CAN总线通信协议,对比介绍了CAN FD和CAN的区别。通过对CAN FD的研究,设计了基于AUTOSAR的CAN FD通信方案,在Aurix TC297单片机上实现了CAN FD通信,并通过测试验证了CAN FD收发功能的正确性和有效性。

基于CAN FD的在线编程系统设计

设计并实现了Flash在线编程系统,包括以NXP MPC5748G为微控制器的下位机、上位机PC和连接两者的支持CAN FD的USB/CAN转换器。开发了用于MPC5748G的Bootloader软件和上位PC机在线编程软件,两者通过CAN FD基于UDS协议通信。该系统可用于用户应用程序的在线更新和参数标定。测试结果表明,该系统不仅可以有效地实现更新和标定功能,而且显著提高了功能实现的效率。

车载网络CAN FD总线的应用前景和技术研究

随着新能源汽车和无人驾驶汽车的发展,传统CAN总线的局限性越来越明显,难以适应新的应用场景下部分电子控制单元(ECU)对总线通信的性能需求。CAN FD总线在CAN总线基础上提出,具有更长数据场、更高传输速率等特点。以电池管理系统(BMS)通信和在线升级作为应用场景,验证了CAN FD总线的性能,分析了CAN FD的应用前景。从保证传输数据可靠性和匹配总线电阻以确保通信质量,及实现CAN和CAN FD节点在同一网络的兼容,研究了CAN FD的应用技术。CAN FD的巨大应用前景,使得CAN FD有望成为车载网络领域下一代的主流总线。

汽车CAN FD总线报文周期一致性的测试方法及应用

随着汽车智能网联技术的不断发展,汽车功能需求开发对总线数据传输质量和稳定性要求也越来越高,汽车总线网络开发设计过程中,需要考虑总线的负载率对实际网络稳定性的影响。总线数据传输稳定是功能应用开发的可靠保证,因此,针对总线负载高引起的报文丢帧或延迟问题提出一种自动测试报文周期一致性方法,这种自动测试报文周期一致性测试方法对网络总线开发设计具有重要意义。

最早截止期优先算法在CAN FD网络中的改进

针对应用于CAN FD网络中的调度算法,平均分区编码方式的最早截止期算法对报文进行非抢占调度时,其对大范围的截止期编码能力有限,报文易出现较大概率优先级反转以及总线负载较高等问题。通过分析造成报文传递延迟的各种原因并结合之前相关分区调度算法的不足,文中提出了基于指数–幂函数分区的最早截止期优先算法对报文进行调度的改进方式,即在对报文的截止期进行指数分区的基础上,进一步采用幂函数分区细分。文中对该算法的可调度性进行了分析,并使用CANoe进行了仿真验证。实验表明,与现有的平均分区调度算法相比,改进后的算法扩大了截止期的表示范围,降低了总线负载,优化了优先级反转问题,达到了更好的调度效果。

CAN FD总线位定时模块的设计与验证

随着汽车电子设备的发展,传统CAN总线难以满足传输速度快且传送容量大的要求,而CAN FD总线能在兼容CAN的同时提供更快速的通信。CAN FD总线位定时模块在保障CAN FD总线的正常收发过程中发挥重要作用,同时也是CAN FD控制器的重要组成部分和设计难点之一。本文依据ISO11898-1:2015标准研究CAN FD位定时机制,提出一种CAN FD位定时模块设计思路。此模块使用Verilog硬件描述语言实现,采用QuartusⅡ和Modelsim联合仿真来对位速率产生、位速率切换和同步操作功能进行验证。验证结果表明此设计符合ISO11898-1标准规定,能完成FD帧的位时间产生和切换,证明设计思路的正确性和可行性。

CAN FD控制器中可变速率的实现

传统的CAN总线受环路延迟的影响,传输速率无法突破1Mbps。本文根据CAN FD协议标准与国际标准ISO11898,采用硬件描述语言verilog设计,实现了CAN FD控制器的可变速率功能。控制器采用状态机实现对数据帧的接收,采用改变组成bit位中最小时间单元tq的周期长度实现速率切换,并在数据帧的data域应用二次采样机制解决发送节点的数据采样问题。另外整个设计中采用门控时钟技术、资源共享以及行波计数器来降低了设计的功耗。

基于CAN FD总线的制动控制单元在线程序更新的研究与实现

制动控制单元是轨道交通车辆制动系统核心部件之一,近年来CAN FD总线在轨道交通车辆领域已逐渐开始应用,在此基础上,文章研究了基于CAN FD总线的制动控制单元在线程序更新方法。针对目前列车制动控制单元通过传统CAN总线更新程序存在耗时较长的问题,文章充分利用CAN FD总线传输数据量大和传输速率快的特点,提出了不同于传统CAN总线的列车制动控制单元在线更新程序方法,通过CAN FD通信实现应用程序的更新,达到对轨道交通车辆制动控制单元在线程序升级的目的。该方法重点关注通过CAN FD总线下载应用程序数据传输过程中的数据解析和校验方法,同时制定了基于CAN FD总线的制动控制单元更新程序Bootloader协议。试验结果表明,基于CAN FD总线的制动控制单元在线程序更新方法可提高更新程序一次通过率,明显缩短更新程序时间,满足现场制动控制单元维护需求。

基于CAN FD网络的UDS诊断开发测试

本文介绍CAN FD总线的特点,并比较了CAN FD和CAN数据帧的区别,重点在于分析CAN FD通过增加标志位扩展帧结构的方式和扩大数据场拓宽网络带宽的方法,并描述了CAN FD诊断数据帧传递的方式。同时对于UDS诊断协议的请求-响应使用方法进行了说明,并对诊断服务进行分类归纳。在理论研究的基础上,开发了CAN FD诊断系统,实现了部分诊断功能。最后在搭建的整车网络台架上进行了诊断功能的测试。

基于CAN FD总线的动静态调度算法研究

受调度算法的影响,CAN FD报文在总线传输过程中会出现时延、阻塞等障碍,从而导致报文优先级分配不均,无法正常占用总线进行传输。为解决该问题,分析造成报文时延的原因,总结出CAN FD报文的最坏响应时间量化公式。建立调度模型,分别基于固定优先级算法和最早截止期优先算法对CAN FD报文进行调度分析,并采用CANoe进行仿真实验验证。实验结果表明,CAN FD报文在波特率为250kBaud和500kBaud的情况下进行调度时,最早截止期优先算法最优可100%实时传输报文,相较于固定优先级调度具有优先级分配更加灵活、报文实时性更强的优势。

一种基于CAN FD的长报文传输协议

随着自动化控制系统的飞速发展,人们对通信连接技术提出了更高的要求。CAN FD作为CAN通信的升级,因其更快的传输速度和更高的可靠性得到了广泛应用。然而随着系统复杂性和通信量的增加,CAN FD在某些应用场合受其数据帧长度限制。针对CAN FD总线的特点,对CAN FD的应用进行研究,提出了一种基于CAN FD的长报文传输应用协议,实践证明,该方案能有效解决CAN FD长报文传输问题,为CAN FD的长报文传输应用提供了参考。

一种CAN和CAN FD的兼容工作方法

为了解决CAN和CAN FD之间的兼容通信问题,本文提出了一种软硬件办法,利用CAN控制器的静默模式来避免错误帧的发送,通过CAN FD上额外的CAN接口完成与CAN节点的通信。制作了基于STM32单片机的CAN和CAN FD节点对该方法进行测试,文中详细说明其整体思路、硬件设计原理和软件执行流程。该方法使用成本低,对原有系统的改动较少,有一定的实用价值。

小卫星新一代CAN FD总线应用技术研究

针对现有小卫星CAN总线通信能力无法满足大规模星载软件在轨重构需求,文章在剖析高传输速率灵活可变数据率控制局域网络(CAN FD)总线技术特点后,提出了适用于小卫星软件在轨重构的新一代CAN FD总线技术应用方法,设计了卫星数据模型(SDM)、总线动态数据实时管理协议,进行了小卫星CAN FD总线架构设计,以及基于小卫星即插即用技术、静动态信息融合的CAN FD总线时序设计,解决了传统CAN总线协议无法适用于小卫星即插即用、高传输速率下总线通信时间占用率过高的瓶颈问题;通过设计CAN FD总线节点,对星载星务主机与下位机之间CAN FD总线通信进行了测试验证,结果表明:CAN FD总线通信协议很好地支持节点的即插即用,通信速率可以达到5 Mbit/s,满足小卫星星载软件的重构需求,可为后续小卫星工程应用提供参考。

CAN FD总线在交通信号控制系统中的应用设计

结合交通信号控制系统现状,提出了一套基于CANFD总线的交通信号控制系统的研究方案,用于解决复杂交通路口多设备间的通信问题。该系统通过CANFD总线将系统中所有设备连接起来,实现系统间各设备间正常的数据交互,以控制主机和交通信号灯驱动控制器间的通信。设备均采用内置CANFD控制器的STM32H743系列单片机作为主控制器,在此基础上自定义了CANFD总线应用层协议,构成了一个完整的系统间通信方案。测试结果表明,此系统可靠性高、实时性强、抗干扰能力强、出错率低,具有良好的应用前景。