网络仿真技术在CAN总线协议分析中的应用

将网络仿真技术应用于汽车通信网络协议的分析领域,可为汽车通信网络及协议的研究与仿真开发提供模型和辅助分析手段.该文主要考察了目前在汽车领域应用的最广泛的协议之一CAN总线协议.研究其内容与规范,包括CAN总线协议的通信方式、协议的分层模型及功能、通信的流程和实现等.通过比较,选择网络仿真软件OPNET Modeler进行数字仿真,对采用CAN协议的节点设备、链路及网络的仿真建模加以说明,设计仿真输入文件,从总线负载、总线访问、错误处理等方面分别进行仿真比较,评价在这些方面CAN协议的性能,分析CAN总线协议的错误界定机制,最后得出随总节点数增加,交换信息量增大,CAN总线网络性能有下降的趋势的结论.同时也提出进一步可在仿真上所做的改进.     

CAN通信物理层建模与仿真

针对工业上应用广泛的现场总线CAN总线的物理层数学建模与仿真问题进行了研究。分析了CAN总线物理层的一般组成结构;对CAN总线驱动器PCA82C250的工作原理进行了分析,并为其建立了数学模型;根据CAN总线物理层的工作环境特点为通信介质双绞线建立了数学模型;在驱动器和通信介质数学模型的基础上为CAN总线物理层建立了适合于仿真分析的数学模型并进行了仿真分析研究,仿真结果与理论分析一致,验证了模型的合理性与有效性。     

网络化鱼雷控制系统仿真

传统的鱼雷研发过程需要昂贵的水下试验,数学建模与仿真为开展系统测试和验证提供了一种经济的方法;目前,越来越多的鱼雷电子控制部件采用CAN总线模块,这种基于CAN总线的系统有利于系统部件的更新和功能增加,并使不同任务的重构容易实现;论文提出了网络化鱼雷控制系统半实物仿真平台,描述了鱼雷控制系统网络化互联结构、总线协议和通信管理方法,并进行了控制系统仿真实验;仿真结果表明该仿真平台能够满足网络化鱼雷控制系统性能研究和仿真分析的需求。     

CAN总线在棒控系统通信网络中的优化设计

为满足核电厂功能需求,对棒控系统的通信网络进行优化设计,重点优化棒控系统中逻辑柜与多个电源柜之间的控制器局域网(CAN)通信稳定性和可靠性。设计中,采用CAN总线通信实现逻辑柜与电源柜之间一对多的网络数据交互。对设计的CAN总线拓扑结构,从硬件设计和软件设计两方面进行通信优化设计,以提高CAN总线在棒控系统的通信能力。在CAN通信硬件优化方面,为减小通信距离的影响,主要采用在CAN总线分支中增加CAN中继器的方法。在CAN通信软件优化方面:一是根据电源柜上位机软件的显示特点,分别对机柜信息显示界面和插件信息显示界面设置CAN通道数据接收滤波模块;二是针对上位机软件更新控件太多而导致软件运行卡顿的情况,在上位机软件中添加前面板延时刷新模块。经验证,提出的CAN通信硬件优化和软件优化方案能有效提高棒控系统的通信性能,满足核电厂对棒控系统通信稳定性和可靠性的要求。     

CAN总线仿真环境的构建及在教学中的应用

首先对CAN总线通讯协议进行分析,然后对嵌入式硬件仿真环境SkyEye的结构进行详细的研究,利用SkyEye构建了CAN总线通讯仿真环境。为了评估所设计的CAN仿真节点的性能,对CAN节点进行了仿真实验。仿真实验表明,我们所设计的CAN节点不仅能正确实现节点间的数据通信,还能达到较高的CAN网络通信速率。最后阐述了在计算机实践课教学中的应用。     

地面CAN总线隔离器测试台的设计

该文设计了一种CAN总线隔离器测试台对CAN总线隔离器的性能进行全面测试。由于CAN总线隔离器是对飞行器系统内弹上高速遥测设备和地面低速测试设备之间进行速度隔离,它可以确保飞行器弹上遥测设备和地面测试设备之间稳定实时通信,所以测试台对隔离器进行性能测试时模拟了地面测试设备和弹上遥测设备同隔离器之间的通讯。该文中设计了统一的通信协议分别模拟弹上CAN节点和地面CAN节点同隔离器之间的通讯。在实际应用中,该CAN总线隔离器测试台设计可行,能全面检验CAN总线隔离器的性能。     

基于排队论的CAN总线语音通信系统建模分析

文章利用排队论的M/M/1模型,对基于CAN总线的语音通信系统进行了建模分析,得出了语音压缩速率与CAN总线单节点信息产生速率的对应关系,并使用Matlab进行了系统仿真,得出了语音数据传输平均时延、语音压缩速率、CAN总线传输速率的关系曲线,证明了理论推导的正确性,从而推导出语音压缩速率和CAN总线传输速率的关系表达式。     

CAN总线在实时断轨检测系统中的应用研究

在实时断轨检测系统中,为了准确获取钢轨断裂信息,需要将电流传感器的电压信号准确、可靠并及时地传输至上位机。利用CAN总线数据传输的优良特性和塑料光纤在短距离通信中的优势,设计了CAN总线光纤网络实现数据传输。研究适用于断轨检测系统网络的拓扑结构,设计了一种CAN总线光纤通信接口电路,通过两节点通信实验验证该电路的正确性,最后对CAN网络的传输性能进行分析,结果表明:采用CAN总线光纤网络传输数据提高了系统的抗干扰能力。     

动态可重构系统的CAN总线通信系统设计

针对动态可重构系统中的通信系统具有灵活性和可扩展性的特点,设计并实现了可重构系统中的CAN总线通信系统。CAN总线通信系统以SJA1000为总线控制器、PCA82C250为总线收发器,设计了硬件接口电路,采用Verilog HDL进行了软件设计。论文阐述了CAN总线软件设计的过程,并对软件程序在Modelsim中进行了仿真测试,仿真结果验证了CAN总线通信系统设计的正确性和合理性。     

基于Verilog语言的CAN总线错误分析及仿真

CAN总线是一种串行数据通信总线,主要用于车载设备之间的通信。CAN总线是一种无主总线,在通信过程中每个节点均可以作为主机进行发送,作为从机进行接收,各个节点发送数据时采用仲裁机制进行发送,保证了数据发送的有序性,但是同时也容易受到外界干扰而发生错误。列举了CAN总线错误的状态、CAN总线错误的种类以及触发机制,对CAN总线错误基于Verilog代码进行分析,并通过ISIM仿真对CAN总线各种错误的触发机制进行了研究,分析了CAN总线错误产生的原因。     

基于89C51和SJA1000的CAN通信方法研究

介绍CAN总线基本原理和CAN总线通信的基本结构,给出了一种由MCU、总线控制器和CAN控制器构成的通信系统,进行了通信节点的软硬件设计,并对CAN总线系统进行了网络负载和实时性分析。分析结果表明,系统具有较好的可靠性和实时性,适用于中高速工业数据通信场合。     

基于CAN总线的网络通信信道的建模与研究

随着汽车网络的快速发展对数据速率的要求越来越高,针对传统车载CAN通信系统,由于其信道带宽的限制不能满足快速数据传输速率的要求,为了解决其带宽的限制,提高数据传输速率,提出了采用通频带设计系统,通过使用传输矩阵和端口网络级联的方式,在总线型结构模式下对CAN通信系统通频带进行建模研究,同时对该系统在最差情况下最大总线线路长度和节点数进行分析与研究,最终实验验证了模型的正确性,从而为实际信道响应的测量节省了大量的时间,不仅能实现对CAN通信性能进行评估,而且能实现优化CAN总线网络的设计.     

基于双CAN总线的液压支架控制系统的设计

针对矿井综采工作面环境恶劣及液压支架节点数量较多的问题,文章提出了一种基于双CAN总线的液压支架控制系统的设计方案,分析了系统工作环境,给出了系统结构,详细介绍了控制器节点的硬件及软件设计,并阐述了双CAN总线通信的实现。该系统根据系统的工作要求将总线上的数据分为邻架操作和支架状态2种数据,并且分2个不同的通道传递数据,在总线出现故障时实现通道的自动切换功能。实际应用表明,在总线和所有节点工作正常的情况下,该系统的实时性比采用单个CAN总线有较大提高;在1条总线中断的情况下,基于单CAN总线的通信系统将瘫痪,而基于双CAN总线的通信系统仍可正常工作,且实时性能与基于单CAN总线的通信系统相比没有下降。该方案为双CAN总线的应用和提高液压支架控制系统通信网络的性能提供了一个新的设计思想。     

CAN总线应用层协议的研究与实现

在研究CAN协议的原理及应用技术的基础上,为了满足波控系统控制策略的需要,设计了CAN总线应用层协议。该协议对网络信息进行了分类,在CAN2.0B标准基础上重新定义了标识符域,并对数据编码、网络管理机制和物理接口等作了定义。介绍了所开发的基于CAN总线的控制网络。实际运行表明,该协议具有网络负载小、通讯实时性好和可靠性高的特点。     

燃料电池汽车CAN总线系统的开发

文章简述了CAN总线技术在现代汽车上的运用,详细介绍了利用MC68376[1]片上的TouCAN模块开发CAN通讯网络的具体方法、位定时的设置、通讯接口以及数据帧的结构,构建了满足SAEJ1939协议[2]的车载网络系统,并运用于燃料电池汽车上。实测结果表明,网络速率达到500kbps,实时性和可靠性都达到车载网络的要求。     

基于89C51和SJA1000的CAN通信方法研究

介绍了CAN总线基本原理及通信的基本结构.给出了一种由MCU、总线控制器和CAN控制器构成的通信系统.进行了通信节点的软硬件设计,并对CAN总线系统进行了网络负栽和实时性分析.     

Stochastic and deterministic performance evaluation of automotive CAN communication

The performance of communication systems can be evaluated using various distinct techniques and paradigms, e.g. queuing theory, simulation or worst case analysis. Mean values for performance measures like transmission delay, queue length or system utilization are valuable information for network dimensioning. However, in many cases, quantile-based approaches or deterministic upper bounds are indispensable, especially for systems that need real-time guarantees. A typical application area are safety-critical functions in automotive environments, where hard real-time transmission deadlines have to be met to assure safe operation of the vehicle. In this paper, we investigate a contemporary automotive in-car communication system, the Controller Area Network (CAN). A simulation study of the system yields stochastic quantile-related use case performance measures for non-time-critical communication. It is complemented by a deterministic evaluation using Network Calculus, which allows to determine worst case transmission times and provides closed and easily applicable formulas for delay bounds of messages on all priority levels. Comprising the outcomes from this dual evaluation approach supports the design, dimensioning and parameterization of the overall CAN bus system with respect to both hard real-time demands and performance characteristics in typical use case scenarios.     

矿用新能源电机车CAN通信网络软件优化方法

针对矿用新能源电机车CAN节点发送错误造成关键信息丢失的隐患,在TTCAN协议的基础上提出了CAN总线发送容错方法,即对CAN节点发送失败的报文重新发送,当发送成功或者达到预设的最大重发次数后退出该报文的发送;给出了一种CAN总线高效接收、处理报文方法,在中断接收报文期间对报文进行缓存操作,同时修改接收到的报文数量,主程序以此为依据逐条对存放在缓冲区的报文进行后续处理,实现了报文接收与处理的分时操作。测试结果表明,该优化方法可有效提高CAN总线通信的实时性和可靠性,同时减小了各CAN节点CPU开销,提高了工作效率。     

大客飞机机电系统CAN局域网通信仿真设计

提出一种基于CAN总线的大客飞机机电系统局域网通信仿真系统设计方法,探讨了CAN总线在航空总线应用的优点及可能性。制定了新型的CAN应用层协议。系统硬件通过CAN通信卡及工控机实现,系统软件通过模块化设计方法实现。通讯仿真系统实现了对机载电子设备工作状态等相关数据的传送、处理,并实现了相关信息的实时显示。使用结果表明,局域网通讯系统工作正常、性能良好,能实现测试设备之间高速率的数据转换与传输,具有较好的实用价值。