专利名称：一种车载can网络的通信实时性保障方法
一种车载CAN网络的通信实时性保障方法技术领域
本发明属于汽车电子控制技术领域，更为具体地讲，涉及一种车载CAN网络的通 信实时性保障方法。
背景技术：
二十世纪八十年代初，德国Bosch公司为解决现代汽车中众多控制单元、测试仪 器之间的实时数据交换问题，开发了一种串行通信协议一控制器局域网(Controller Area Network, CAN)。通过CAN总线，传感器、控制器和执行器等由串行数据线连接起来，形成通 信网络。CAN协议支持分布式实时控制通信网络，在汽车发动机控制部件、传感器、车身控制 部件等系统中被广泛应用。
CAN网络作为一种被广泛使用的车载网络，要求在服务期间具有较好的通信实时 性，即使在高网络负载的情况下，也必须保证所有与安全相关的报文，即消息实时传输。然 而，由于CAN总线技术未采用时间触发机制，缺少统一的网络时基(Time Bases)，难以达到 网络通信行为的实时性。尤其在网络高负载情况下，由于总线争用冲突情况的发生，使得信 息在传输过程中不可避免的存在时延。对于严格的实时系统来说，整个系统的时序分析必 须做到保证所有的发送消息的最终时限(Deadline)都必须满足，即使出现总线争用冲突 或者是总线处于高负载状态。
车载CAN网络，根据连接方式的不同，一般可分为单CAN总线网络和多CAN总线网 络。这两种常见的车载CAN网络分别如
图1和图2所示。
在同一 CAN总线上，当几个消息在同一时间要求发送时会产生总线争用，即总线 冲突。为解决总线争用冲突，CAN总线技术提供了无破坏仲裁机制以保证所有消息都能按 它们的优先级标志符依次传送，只有最高优先级的消息获得总线使用权。而对于多CAN总 线网络而言，不同的CAN总线上的数据发送不存在总线争用的问题。
在如图1所示的单CAN网络中，如果车身控制器与音响主机同时发生对总线使用 权的请求，可能由于车身控制器消息的优先级高于影响主机消息的优先级而优先获得总线 使用权，导致音响主机消息被延时。
在CAN总线技术中，消息的优先级与其标志符ID绑定，随着消息优先级的降低，其 传输延时将逐步增加。因而CAN总线技术难以保障消息传递的时延上限，即满足所有发送 报文的最终时限。
鉴于以上问题，Bosch公司提出了 TT-CAN(Time Trigger CAN)用于解决CAN总线 技术在应用中遇到的时限，即实时通信问题。但由于TT-CAN技术和CAN技术在使用总线时 的不同需求，使得他们不能在一个网络系统中混和使用。汽车整车厂目前主要采用CAN总 线技术构建车载通信网络，如果要过渡到TT-CAN，需要将所有使用CAN通信的电子控制单 元(Electronic Control Unit，ECU)都改为使用TT-CAN通信，且除了需要高昂成本开销以 外，还需要对新的电子控制单元做大量的测试和评估工作。
因而，TT-CAN是一种代价高昂的解决现有CAN通信时限，即实时通信问题方案。发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种与现有CAN网络兼容的、成本 低廉的车载CAN网络的通信实时性保障方法。
为实现上述目的，本发明车载CAN网络的通信实时性保障方法，其特征在于包括 以下步骤
(1)、生成消息调度表，将CAN总线上的周期消息分散到基准周期中
a)、计算基准周期长度N，基准周期长度N为该总线上的所有周期型消息周期的最 小公倍数；
根据基准周期长度N，计算CAN总线上每个基准周期可以发送的最大消息数S
S = N/dT-1
其中，dT为单个消息发送所需时耗，可取经实验测定的经验值；
b)、计算基准周期中，实际需要发送的周期型消息个数Sl
权利要求
1.一种车载CAN网络的通信实时性保障方法，其特征在于，包括以下步骤(1)、生成消息调度表，将CAN总线上的周期消息分散到基准周期中a)、计算基准周期长度N，基准周期长度N为该总线上的所有周期型消息周期的最小公 倍数；根据基准周期长度N，计算CAN总线上每个基准周期可以发送的最大消息数S S = N/dT-1其中，dT为单个消息发送所需时耗；b)、计算基准周期中，实际需要发送的周期型消息个数SlSl = jLiV/rM」/=1其中，TMi为第i个周期型消息Mi的发送周期，η为周期型消息的个数，[_」为取整运算；c)、根据CAN网络实际情况，在基准周期中，为事件型消息预留个数S2；d)、判定最大消息数S> S1+S2是否成立；若成立，跳转到(e)步骤，若不成立，跳转到 (f)步骤；e)、将周期型消息根据标志符ID分配到基准周期的时隙中，并为事件型消息做预留， 完成后跳转到(g)步骤；f)、优化电子控制单元发送周期消息的数量，直至满足最大消息数S> S1+S2，跳转到 (e)步骤；g)、根据(e)步骤的执行结果，生成消息调度表；(2)、在连接到CAN总线的电子控制单元中，选取其中一个电子控制单元作为CAN网络 时序基准节点，以基准周期向CAN网络中其它电子控制单元广播基准周期起始消息；(3)、各电子控制单元接收到基准周期起始消息后，依据消息调度表，发送周期性消息。
2.根据权利要求所述的车载CAN网络的通信实时性保障方法，其特征在于，所述的CAN 总线如果与其它CAN总线有消息交互，并且需要发送消息的个数S3，则步骤(1)判定的是 最大消息数S>S1+S2+S3是否成立；若成立，跳转到(e)步骤，若不成立，跳转到(f)步骤。
全文摘要
本发明公开了一种车载CAN网络的通信实时性保障方法，首先基准周期内可以发送的最大消息数S，并判断是否大于需要发送的周期型消息个数S1与事件型消息预留个数S2的和，如果不大于，则优化电子控制单元发送周期消息的数量，直至满足大于条件，如果大于，则根据标志符ID将周期型消息分配到基准周期的时隙中，并为事件型消息做预留，生成消息调度表；最后选取一个电子控制单元作为CAN网络时序基准节点，以基准周期广播基准周期起始消息，各电子控制单元接收到基准周期起始消息后，依据消息调度表，发送周期性消息。本发明从时序上对现有CAN总线的使用进行保障，使各个电子控制单元发送的消息能实时地发送出去，这样，车载CAN网络的通信实时性就得到了保障。同时，由于是在现有CAN网络上实施，与现有CAN网络兼容、成本低廉。
文档编号H04L29/08GK102035707SQ20101057750
公开日2011年4月27日 申请日期2010年12月8日 优先权日2010年12月8日
发明者丁旭阳, 李允 , 陈丽蓉 申请人:成电汽车电子产业园(昆山)有限公司