柔性时间触发控制器局域网络(CAN)系统动态规划应用与性能分析

为满足汽车进一步智能化的需要,同时支持时间触发与事件触发服务兼具设计与调度灵活性成为汽车总线发展的方向,针对当前现有车上控制器局域网络(Controller area network,CAN)总线不能有效处理时间触发的周期性信息,时间触发的控制器局域网络(Time-triggered CAN,TTCAN)协议具有时间触发功能但缺乏信息调度的灵活性等问题,分析基于动态规划的柔性时间触发控制器局域网络(Flexible time-triggered CAN,FTTCAN),研究FTTCAN双相基本周期结构。分别推导出双相内基于动态规划调度的信息传输时间特性参数分析方法,并基于FTTCAN原理具体设计出纯电动汽车FTTCAN总线控制系统。采用动态规划方法设计出信息调度策略,对信息传输特性进行分析及与CAN方案对比。最后在CAN总线开发系统上进行FTTCAN协议运行试验。对比与试验结果验证了采用FTTCAN的方案兼具时间触发与事件触发服务功能,且具有较好灵活性特点,是汽车总线系统优化设计的好方法。

柔性时间触发CAN总线信息动态调度研究

控制器局域网CAN总线已经广泛应用于嵌入式实时系统中,如车载实时控制与无人驾驶车辆领域。但是,随着嵌入式实时系统实时性要求的不断提高,系统的确定性以及总线带宽资源的限制受到了重视,而柔性时间触发控制器局域网(FTTCAN)可以同时支持时间触发和事件触发信息,集合了信息调度的确定性和灵活性,能够满足系统确定性、实时性要求。为了获得较高总线利用率及避免低优先级信息死锁,本文将优先级动态提升调度方法引入FTTCAN,通过调度车辆信息实例,验证了该算法良好的调度性能。

控制器局域网位时序处理器的设计与实现

在控制器局域网(controller area network,CAN)总线通信中,位时序的处理关系到CAN能否正确地收发数据.基于总线标称位时间的周期结构及位同步的工作原理,提出CAN 2.0协议标称位时间的一种优化方法,即将传统的标称位时间由4个互不交叠的段简化成3个互不交叠的段,并在此基础上提出一种基于同步状态机的CAN总线位时序处理器的设计方法,提供可编程的时间段来补偿传播延迟时间和相位漂移,并对设计的电路进行仿真与验证.结果表明,相对于CAN协议规范标称位时间的4个互不交叠的段,减少了整个位时序处理过程使用的寄存器,简化了执行位同步的步骤,能更简便地处理CAN总线通信的位时序,实现了CAN总线协议中对位定时和位同步的控制,更好地优化了CAN网络的性能.

分布式列控目标控制器通信总线的研究

目标控制器是下一代列控系统中重要的地面设备,它是轨旁信号设备的执行单元,控制信号设备的开关和转换,承担命令信息执行和信号设备状态采集的任务,其数据的正确传输对列车运行安全起着重要作用。针对下一代列车运行控制系统中分布式目标控制器特点和其通信需求,提出一种适用于分布式目标控制器通信子系统设计方法,并对设计的通信总线进行实验验证,实验结果表明,所设计的通信总线的通信时延能保持在20ms以内,满足通信需求。

基于虚拟仿真技术的CAN总线柔性化测控实验平台

为提高机械电子专业硕士研究生的实践能力和创新能力,以专业实践课程的典型工程机械控制系统实验为对象,提出了将CAN总线柔性化测控平台用于拓展创新性实验内容。分析了柔性化测控平台的功能需求,提出了系统软件功能框架。以Lab VIEW为软件平台,PEAK USB/CAN为硬件平台,采用队列消息机制、全局变量和多线程的编程方式,设计了CAN总线柔性化测控平台,并在远程钻机控制系统实验项目上进行了功能验证。结果表明,设计的测控平台能实现报文自动解析、存储和参数显示,实时性良好,数据拖动功能便于控制系统的功能调试,动态窗口加载功能利于系统扩展。该实验平台设计利于学生进行CAN总线控制系统设计和试验,有助于培养学生的实践能力和创新能力。

安森美与TTTech合作开发新型TTP控制器，特别针对航空市场应用

安森美半导体（ON Semiconductor）和TTTech达成协定，共同开发用于TTP（时间触发协定）的控制器。 这种新的TTP控制器针对跨行业应用，特别是航空市场。TTTech和安森美半导体将提供每通道数据率高达25Mbit／s的新的高速数据总线控制器，用于需要强固的TTP技术和安森美半导体可靠和耐用产品的航空项目。

新软件技术在燃料电池客车控制系统中的应用

燃料电池城市客车的部件繁多,结构复杂,包括燃料电池发动机、蓄电池、DC/DC和电动机等多个部件节点,其控制系统多采用复杂的分布式控制系统。该控制系统信息流量大、控制任务复杂、实时性要求高,在开发与运行过程当中对数据监控、故障诊断、程序在线更新、数据传输等都提出了更高的要求。在燃料电池城市客车控制系统研发与装备过程中,采用了OSEK/VDX标准的实时操作系统、硬件在环实时仿真、时间触发控制器局域网(Controller area network,CAN)以及无缝自动代码生成等最新的软件技术,这些新技术的应用,有效地提高了燃料电池客车控制系统的开发效率,降低了系统故障率,并为燃料电池客车的优化控制构建了一个开放的技术平台。

智能汽车CAN总线通信系统的建模与验证

车载通信系统是智能车辆与外界环境交互的媒介和内部报文信息传输的载体。为了保证智能车辆通信系统的安全性和可靠性,对智能汽车基于控制器局域网络(Control Area Network,CAN)总线的通信过程进行分析并建立时间自动机模型。加入对通信过程中网关的分析和建模,模拟外部环境到内部单元之间不同速率通信过程;抽取车辆通信系统需要满足的属性。运用模型检测工具验证了智能车辆通信的实时性和正确性。结果表明该模型可以满足有关属性,确保车辆在遇到突发紧急的交通情况下,通信系统能够及时传递数据,车辆做出正确的反应并且辅助驾驶员做出相应操作。

基于CAN总线的共享时钟混合调度算法

CAN总线协议已广泛地应用在分布式嵌入式实时系统中,研究表明共享时钟调度算法能够很好地将基于CAN的微处理器和时间触发网络结构结合起来。针对现有共享时钟调度算法大多采用时间触发不可抢占调度机制的不足,结合时间触发混合调度模型,提出了一种共享时钟混合调度算法,并对算法的消息传输时间、错误检测时间和抖动进行了相应分析。使用Matlab下的Truetime工具搭建仿真平台,仿真结果表明,提出的算法能够减少传输时间,降低抖动,增强实时性。

车载CAN和FTTCAN网络设计与调度策略

针对CAN总线不能有效处理时间触发的周期信息和事件触发信息共网实时性通信问题,考虑网络设计、调度的灵活性,将FTTCAN(flexible time triggered CAN)引入汽车动力控制系统,与车身控制系统低速CAN互联组建车载网络,给出了FTTCAN同步相调度中周期信息调度表SchT的制定方法,通过分析车载网络系统实时性与确定性,验证了该方案的可行性和优越性。

汽车TTCAN实时性分析及其可视化研究

利用可视化技术,研究了TTCAN中异步相偶发信息传输的实时分析方法,并基于此方法采用Visual C#开发了可视化的实时性分析软件,最后将其应用于某汽车TTCAN信息的离线实时性分析。

采用混合调度策略的电动汽车TTCAN网络

针对电动汽车控制系统CAN总线在调度周期性信号时的不确定性和低优先级信号易死锁等问题,提出了基于时间触发控制器局域网(TTCAN)协议的混合调度策略,它采用均匀装载(AL)算法来调度周期信号;而对随机信息的调度则采用改进的最早截止期优先(EDF)算法,即EDF调度优先级规划算法。文中还介绍了基于混合调度算法的TTCAN系统矩阵构建方法及可调度性分析方法。最后对电动汽车控制系统进行了网络性能分析,验证了该混合调度算法良好的调度性能。

TTCAN网络的响应分析及系统矩阵的优化

分析了时间触发CAN(TTCAN)网络的时间响应能力,并且引入了遗传算法对网络中的时间调度表进行优化.同时针对问题的特殊性,对所引入遗传算法作了进一步改进,以取得更好的性能. 最后利用汽车工业的SAE标准报文子集对优化方法进行了验证.实验表明,本方法可以有效地减少网络中的抖动问题,取得了满意的效果.

TTCAN协议静态调度算法研究与仿真

TTCAN已经被广泛应用于汽车控制系统的实时通讯协议。TTCAN协议的研究目标主要是通过优化周期性通讯任务的调度方法,以便满足系统的实时信号传输的要求。针对TTCAN协议周期性和非周期性通讯任务的特点,采用最优调度法研究和改进了基于状态模型的TTCAN调度算法,并且利用Simulink中的Stateflow工具建立了TTCAN静态调度算法的仿真模型,仿真结果较好地验证了改进算法在通信实时性和带宽利用率方面的优势。仿真模型的建立为TTCAN协议的应用研究提供了重要的参考价值。

TTCAN的硬件实现以及在智能压路机上的应用

虽然CAN总线广泛应用于汽车等工业领域,但是在一些硬实时系统(hardware-enabled real-time system)中,比如线控转向和线控刹车,CAN的实时性能满足不了应用要求.为了改善CAN的实时性能,引入了基于时间触发的控制器局域网(TTCAN).主要对TTCAN协议的机理和协议的实现方法进行了研究,并且利用单片机和其他辅助硬件实现了该协议,并将其应用于智能压路机的控制系统上面.压路机上使用的TTCAN模块主要用于控制发动机、变速器、压实机构、行走系统控制以及转向系统控制,等等.试验证明,基于T89C51CC01单片机TTCAN节点为压路机在各种环境下稳定、可靠地运行提供了保证.

基于FTT-CAN的电动汽车动态调度算法研究

针对在控制器局域网(CAN)总线中存在低优先级信息会因为高优先级信息频繁占用总线而出现的死锁问题,在车辆控制系统中引入柔性时间触发机制组建柔性事件触发控制器局域网(FTT-CAN),针对周期信息和随机信息,分别在FTT-CAN的同步相和异步相中采用最早截止期优先(EDF)调度和动态提升优先级(DPP)调度,介绍了FTT-CAN触发原理,提出基于EDF和DPP的动态调度算法,将该调度算法应用于典型电动汽车控制系统模型的调度,验证了该调度算法的优越性。

基于混合调度算法汽车TTCAN网络设计及实时性分析

针对汽车控制系统CAN总线在处理周期性信号和随机性信号时具有不确定性和信息易死锁等缺陷问题,把服务于时间触发的均匀装载(AL)算法和服务于事件触发的动态优先级提升(DPP)算法相结合,提出了一种基于时间触发的控制器局域网(TTCAN)协议的混合调度策略,介绍了混合调度算法原理及实时性分析方法,构建了基于混合算法的汽车TTCAN系统矩阵,通过应用实例分析,验证了该方案满足汽车控制系统的实时性要求.

分布式系统TTCAN调度优化算法研究

总线技术的发展给线缆测试仪带来了分布式、信息化、网络化的新需求,且在分布式线缆测试仪工作过程中,测试线路的数目增加也对总线数据通讯的稳定性和通讯效率提出了更高的要求;针对分布式系统在线缆测试中的应用需要,设计并优化了分布式线缆测试仪工作的TTCAN应用层协议和其系统矩阵;对于分布式系统通信中的周期性消息形成的系统矩阵先后采用遗传算法、改进型差分进化算法进行优化,对于其中的非周期性消息采用基于松弛度的动态优先级算法;在MATLAB仿真环境中进行实验,实验结果表明,改进型差分算法比遗传算法能够更快、更稳定地计算出优化矩阵,经调度优化后的TTCAN总线工作时数据传输效率有显著提高;文章通过智能优化算法,有效提高了系统总线的通讯效率和稳定性。

隔离型CAN收发器

MAX14878、MAX14879和MAX14880是2．75kV和5kV系列隔离型控制器局域网（CAN）收发器，帮助设计者提升工业通信可靠性，以及系统运转时间。该系列高速收发器集成高达5kV电气隔离，带有故障保护和±15kV人体模式（HBM）ESD保护，有效提高恶劣及嘈杂环境下的系统正常运转时间。器件可在高达1Mbps的最高CAN总线通信数据率下工作；接收器输入具有±54V故障保护。

CAN总线共享时钟调度算法的应用与改进

控制器局域网(CAN)协议被广泛运用在分布式嵌入式系统中,研究表明共享时钟调度算法能有效的将基于CAN的微控制器与时间触发网络结构结合起来。文章指出了共享时钟调度算法存在的一些不足,并且提出一种改进的共享时钟调度算法,通过构建一个实际系统验证了两种算法在CAN通信中的性能,结果显示改进的共享时钟调度算法是对原算法的一种有效补充。