CAN總線實時性分析

為了優(yōu)化CAN 通訊協(xié)議的實時性，通常有兩類方法。第一類是在原有CAN 事件觸發(fā)協(xié)議的基礎(chǔ)上對總線仲裁方式做一些改進；第二類是采用時間觸發(fā)的TTCAN 協(xié)議。本文搭建了實驗平臺，對不同網(wǎng)絡(luò)負(fù)載和不同類型消息幀下的通訊延遲時間進行了實驗，比較了第一類方法中的動態(tài)優(yōu)先級與第二類方法中的TTCAN 的網(wǎng)絡(luò)實時性能。結(jié)果表明：負(fù)載率較大、較高時，不同類型的消息幀對消息幀的延遲時間影響較大。若采用動態(tài)優(yōu)先級，事件型消息幀的延遲時間基本不變，周期型消息幀的延遲時間顯著增加；若如采用TTCAN，事件型消息幀的延遲時間顯著增加，周期型消息幀的延遲時間基本不變。
CAN(Controller Area Network)即控制局域網(wǎng)，是國際上認(rèn)為是幾種最有前途的現(xiàn)場總線
之一。CAN 最初由德國的Bosch 公司因汽車監(jiān)控和控制系統(tǒng)的需要而設(shè)計，并且被世界各個大的汽車制造廠商采用。目前CAN 已經(jīng)成為國際標(biāo)準(zhǔn)，它的應(yīng)用范圍已經(jīng)不僅僅局限于汽車行業(yè),在工業(yè)過程控制、機械工業(yè)、紡織工業(yè)、農(nóng)用機械、機器人、安全檢測、數(shù)控機床、工業(yè)鍋爐、醫(yī)療器械及傳感器等領(lǐng)域也被成功應(yīng)用，并取得了一定的效益。
雖然 CAN 的應(yīng)用非常廣泛，但隨著自動化技術(shù)的不斷發(fā)展，它的局限性也日趨明顯。
傳統(tǒng)的CAN 總線采用了非破壞性總線仲裁技術(shù),當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸發(fā)生沖突的時候,具有較高優(yōu)先級的站點會在競爭中勝出,獲得數(shù)統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)將越來越復(fù)雜，網(wǎng)絡(luò)負(fù)載也越來越大,會造成優(yōu)先級較低的站點在多次發(fā)送數(shù)據(jù)時與優(yōu)先級高的站點沖突，并且在競爭中失敗而不能發(fā)送數(shù)據(jù)。這樣就會導(dǎo)致優(yōu)先級較低站點數(shù)據(jù)傳輸延時的不確定性，時而較大，時而較小，整個網(wǎng)絡(luò)的實時性和可靠性會大大下降，甚至不能滿足控制的需求［１］。目前，解決這一問題的主流思路有兩種。第一種是在原有CAN 事件觸發(fā)協(xié)議的基礎(chǔ)上對總線仲裁方式做一些改進；第二種是采用TTCAN 協(xié)議。