發(fā)布時間：2017-09-02 16:15

  本文關鍵詞：考慮錯誤的CAN總線消息延時分布情況研究

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【摘要】：本論文受國家自然科學基金項目(51475422)資助,經(jīng)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�？刂破骶钟蚓W(wǎng)(Controller Area Network, CAN)是一種已經(jīng)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(wǎng)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(wǎng)絡帶寬特征與性能；同時為了能夠更好的分析了解在有錯誤情況下的網(wǎng)絡行為,以便進一步優(yōu)化網(wǎng)路控制系統(tǒng)的設計,我們必須分析清楚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(jīng)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參數(shù),之后分別從掛接單一子節(jié)點與多個節(jié)點的總線做出了理論計算延時分布與實際觀測實驗曲線,證明了本文所述方法的有效性。最后針對實驗結果與實際觀測值之間的偏差,提出了進一步提高概率分布求解準確度的優(yōu)化方案。其優(yōu)化結果表明此優(yōu)化方案有效,并且能夠令所計算的概率分布曲線更接近實際值。論文第六章對本論文的工作做了全面的總結,闡明了本論文的研究結果與特色之處,同時也對本論文所研究的不足與未來的工作做出了展望。
【關鍵詞】：CAN總線 錯誤 消息延時 概率分布
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP273
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-7
• Abstract7-14
• 第1章 緒論14-32
• 1.1 論文的研究背景14-17
• 1.1.1 CAN總線及其相關問題介紹14-16
• 1.1.2 DeviceNet網(wǎng)絡結構16-17
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀17-25
• 1.2.1 最糟糕響應時間的研究18-21
• 1.2.2 非最壞情形響應時間的研究21-25
• 1.3 論文的研究目標及意義25-27
• 1.3.1 研究目標25
• 1.3.2 研究意義25-27
• 1.4 論文的主要研究內容27
• 1.5 論文的研究問題及總體方案27-31
• 1.5.1 消息響應時間延時的介紹27-28
• 1.5.2 延時問題的定義28-30
• 1.5.3 論文研究總體方案30-31
• 1.6 本章小結31-32
• 第2章 單一子節(jié)點的消息延時分析32-44
• 2.1 由故障導致錯誤幀產生的情況分析32-39
• 2.2 單一子節(jié)點延時分析39-41
• 2.3 本章小結41-44
• 第3章 多節(jié)點消息幀的延時分析44-56
• 3.1 少數(shù)節(jié)點的消息延時基礎分析44-50
• 3.1.1 兩個節(jié)點的消息延時分析44-46
• 3.1.2 三個節(jié)點的消息延時分析46-48
• 3.1.3 四個節(jié)點的消息延時分析48-50
• 3.2 更多節(jié)點的消息延時擴展分析50-54
• 3.3 本章小結54-56
• 第4章 實驗驗證與結果優(yōu)化56-72
• 4.1 實驗與驗證56-61
• 4.1.1 實驗臺搭建56-57
• 4.1.2 實驗驗證與結果分析57-61
• 4.2 實驗結果的優(yōu)化61-69
• 4.2.1 單一子節(jié)點或模式Ⅱ情形分析62-64
• 4.2.2 模式Ⅰ情形分析64-67
• 4.2.3 模式Ⅲ情形分析67-69
• 4.3 本章小結69-72
• 第5章 總結與展望72-74
• 5.1 論文總結72
• 5.2 研究展望72-74
• 參考文獻74-78

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