本文關(guān)鍵詞：考慮錯(cuò)誤的CAN總線消息延時(shí)分布情況研究

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【摘要】：本論文受國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51475422)資助,經(jīng)過對總線協(xié)議、容錯(cuò)機(jī)制、暫態(tài)性連接(IC)故障特性與因故障導(dǎo)致的延時(shí)特性的準(zhǔn)確認(rèn)知后,提出了在有錯(cuò)誤情況下總線消息延時(shí)分布情況的估計(jì)方法。控制器局域網(wǎng)(Controller Area Network, CAN)是一種已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用在各種工業(yè)領(lǐng)域的總線協(xié)議。為了對尚未搭建的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在報(bào)文響應(yīng)時(shí)間方面做出預(yù)測與估計(jì),以便提前掌握網(wǎng)絡(luò)帶寬特征與性能；同時(shí)為了能夠更好的分析了解在有錯(cuò)誤情況下的網(wǎng)絡(luò)行為,以便進(jìn)一步優(yōu)化網(wǎng)路控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),我們必須分析清楚CAN總線各個(gè)節(jié)點(diǎn)所發(fā)送消息的響應(yīng)時(shí)間及其延時(shí)特性。本論文提出了一個(gè)新穎的分析方法來估算輪詢模式下的CAN總線各個(gè)節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤影響下的消息響應(yīng)時(shí)間延時(shí)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(diǎn)的延時(shí)概率分布情況；之后通過模式分類將多節(jié)點(diǎn)的復(fù)雜消息序列分解為單一子節(jié)點(diǎn)的情形來估計(jì)多節(jié)點(diǎn)的消息延時(shí)分布情況。最后本論文根據(jù)實(shí)際的實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果驗(yàn)證了所提出分析方法的有效性。本論文共分六章,各章內(nèi)容分述如下。論文第一章全面地介紹了有關(guān)CAN總線消息幀響應(yīng)時(shí)間的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,由此總結(jié)了目前在響應(yīng)時(shí)間方面存在的待研究問題以及研究的現(xiàn)實(shí)意義；之后系統(tǒng)地概述了本論文的研究目標(biāo)、研究內(nèi)容以及總體的研究手段。論文第二章針對總線上所可能產(chǎn)生的延時(shí)問題進(jìn)行了簡要介紹,進(jìn)而提出了本論文所關(guān)注的同時(shí)考慮消息阻塞和錯(cuò)誤中斷重發(fā)給報(bào)文帶來的延時(shí)影響,并根據(jù)延時(shí)情形的詳細(xì)分析定義了本論文所要研究的延時(shí)問題,同時(shí)給出了本論文的假設(shè)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(diǎn)的情形。由于沒有其它報(bào)文的影響,單一子節(jié)點(diǎn)的延時(shí)只是由于IC故障事件引起的消息幀錯(cuò)誤重發(fā)。首先針對IC故障事件建立了隨機(jī)過程模型,進(jìn)而基于IC故障隨機(jī)事件,詳細(xì)分析了故障產(chǎn)生在報(bào)文不同的位段中所能夠引起的復(fù)雜錯(cuò)誤中斷情形,由此總結(jié)出了由IC故障導(dǎo)致錯(cuò)誤中斷的概率值。之后結(jié)合產(chǎn)生在報(bào)文上的不同的錯(cuò)誤中斷個(gè)數(shù),給出了最后的單一節(jié)點(diǎn)的延時(shí)分析結(jié)果。論文第四章將單一子節(jié)點(diǎn)的延時(shí)情形向多節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了擴(kuò)展,也即增加了報(bào)文之間相互影響的情況。在對少數(shù)節(jié)延時(shí)概率分布分析的基礎(chǔ)上,歸納總結(jié)出了三種不同的多節(jié)點(diǎn)延時(shí)分析模式,繼而提出了總線上掛接更多節(jié)點(diǎn)時(shí)每個(gè)報(bào)文延時(shí)概率分布的計(jì)算方法。論文第五章對本論文的延時(shí)概率分布理論研究進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。首先詳細(xì)介紹了基于DeviceNet協(xié)議搭建的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)以及實(shí)驗(yàn)中的相關(guān)概念與參數(shù),之后分別從掛接單一子節(jié)點(diǎn)與多個(gè)節(jié)點(diǎn)的總線做出了理論計(jì)算延時(shí)分布與實(shí)際觀測實(shí)驗(yàn)曲線,證明了本文所述方法的有效性。最后針對實(shí)驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際觀測值之間的偏差,提出了進(jìn)一步提高概率分布求解準(zhǔn)確度的優(yōu)化方案。其優(yōu)化結(jié)果表明此優(yōu)化方案有效,并且能夠令所計(jì)算的概率分布曲線更接近實(shí)際值。論文第六章對本論文的工作做了全面的總結(jié),闡明了本論文的研究結(jié)果與特色之處,同時(shí)也對本論文所研究的不足與未來的工作做出了展望。
【關(guān)鍵詞】：CAN總線 錯(cuò)誤 消息延時(shí) 概率分布
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：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(guān)問題介紹14-16
• 1.1.2 DeviceNet網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)16-17
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀17-25
• 1.2.1 最糟糕響應(yīng)時(shí)間的研究18-21
• 1.2.2 非最壞情形響應(yīng)時(shí)間的研究21-25
• 1.3 論文的研究目標(biāo)及意義25-27
• 1.3.1 研究目標(biāo)25
• 1.3.2 研究意義25-27
• 1.4 論文的主要研究內(nèi)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(yīng)時(shí)間延時(shí)的介紹27-28
• 1.5.2 延時(shí)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(jié)31-32
• 第2章 單一子節(jié)點(diǎn)的消息延時(shí)分析32-44
• 2.1 由故障導(dǎo)致錯(cuò)誤幀產(chǎn)生的情況分析32-39
• 2.2 單一子節(jié)點(diǎn)延時(shí)分析39-41
• 2.3 本章小結(jié)41-44
• 第3章 多節(jié)點(diǎn)消息幀的延時(shí)分析44-56
• 3.1 少數(shù)節(jié)點(diǎn)的消息延時(shí)基礎(chǔ)分析44-50
• 3.1.1 兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的消息延時(shí)分析44-46
• 3.1.2 三個(gè)節(jié)點(diǎn)的消息延時(shí)分析46-48
• 3.1.3 四個(gè)節(jié)點(diǎn)的消息延時(shí)分析48-50
• 3.2 更多節(jié)點(diǎn)的消息延時(shí)擴(kuò)展分析50-54
• 3.3 本章小結(jié)54-56
• 第4章 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與結(jié)果優(yōu)化56-72
• 4.1 實(shí)驗(yàn)與驗(yàn)證56-61
• 4.1.1 實(shí)驗(yàn)臺(tái)搭建56-57
• 4.1.2 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與結(jié)果分析57-61
• 4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果的優(yōu)化61-69
• 4.2.1 單一子節(jié)點(diǎn)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(jié)69-72
• 第5章 總結(jié)與展望72-74
• 5.1 論文總結(jié)72
• 5.2 研究展望72-74
• 參考文獻(xiàn)74-78

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