多任务环境下软PLC执行系统软件实时性分析

针对软PLC执行系统的实时性能需求,基于RM调度策略,利用时间需求分析算法,对系统中所有周期任务进行可调度性分析测试,估计其最大响应时间是否满足时限要求。利用可延期服务器调度非周期任务,利用M/M/1/K排队模型,根据非周期事件接收缓冲大小及其到来随即过程相关参数,估计非周期事件的平均响应时间和缓冲溢出率,使之符合系统要求。     

无源二线制智能数字显示表的设计与实现

TTCAN是近几年发展起来并广泛应用于汽车以及其它一般工业控制系统的实时传输协议[1].分析了TTCAN网络平台对于周期性消息及非周期性消息的调度策略,分别对其进行改进,并通过遗传算法对系统矩阵周期调度表进行优化,之后利用Simulink中的Stateflow工具针对一般工业控制系统建立了TTCAN网络调度仿真平台,并对仿真平台进行优化,优化后的仿真平台较好地提高了网络系统带宽利用率,增大了总线通信量,降低了各传感器节点周期性消息的响应时间和非周期性消息的延时时间,从而改善了网络平台的通信实时性能.     

TTCAN网络调度平台的设计优化

TTCAN是近几年发展起来并广泛应用于汽车以及其它一般工业控制系统的实时传输协议~([1]).分析了TTCAN网络平台对于周期性消息及非周期性消息的调度策略,分别对其进行改进,并通过遗传算法对系统矩阵周期调度表进行优化,之后利用Simulink中的Stateflow工具针对一般工业控制系统建立了TTCAN网络调度仿真平台,并对仿真平台进行优化,优化后的仿真平台较好地提高了网络系统带宽利用率,增大了总线通信量,降低了各传感器节点周期性消息的响应时间和非周期性消息的延时时间,从而改善了网络平台的通信实时性能.     

一种新型时间触发CAN消息动态调度算法的设计及实现

CAN总线网络在高负载率时,消息间碰撞的概率增大,低优先级消息的传输延迟不确定,针对该问题推出的TTCAN协议解决了周期性消息的延迟不确定性,但是事件性消息传输延迟较大。针对上述问题,提出了一种新的基于时间触发的CAN消息实时调度算法。算法规定,在周期性消息的调度窗口中,事件性消息也可参与总线仲裁,并采用最小松弛度优先算法对事件性消息进行动态调度,以确保其实时性。此外,还探讨了算法在嵌入式微控制器中的实现方法。     

基于汽车电子网络的CAN总线简化型混合调度算法

现有的控制器局域网（CAN）总线调度算法性能不能很好地满足汽车电子网络化发展的需要,针对这一问题,首先分析了现有CAN总线网络节点消息优先级调度算法的优缺点,然后针对CAN总线网络在汽车电子控制网络系统中的特点,在混合调度（MTS）算法的基础上提出了一种简化型混合调度（EMTS）算法。仿真实验结果表明,该简化算法能达到原算法的性能,在节点消息截止期相近的情况下,其调度性能比MTS算法有所提高。     

基于时间窗口的网络控制系统调度算法

由于网络控制系统中各个控制设备共享物理传输介质,造成了控制设备争用总线的问题,从而引起了控制数据传输的延时,而反馈控制系统的稳定性能由环延时决定,需要研究一种调度算法对网络中消息的传输进行调度,使消息可以满足其实时性要求。该调度算法从控制系统稳定性能角度出发,利用控制环的最大允许环延时确定控制环的采样周期,同时基于时间窗口得出控制环中各个节点的起始传输时刻,最终确定了系统静态调度表的结构。最后分析了该调度算法在CAN总线应用中需解决的问题以及未来的研究工作。     

1553B总线继电器的应用研究

1553B总线继电器作为一种总线附件,在1553B总线系统仿真、测试和故障隔离方面有着很大的作用,在无需重新连接总线电缆的情况下,可达到总线拓扑结构重构的目的。主要介绍了1553B总线继电器的分类及其基本原理,分析了各种类型总线继电器的典型应用。     

汽车FlexRay网络静态段帧封装机制研究

在分析FlexRay消息帧格式和帧编码的基础上,推导出静态时隙长度和总线利用率计算公式,分析了影响总线利用率的主要因素;提出帧封装的前提条件,给出了帧有效负载段上下限精确计算方法;在此基础上,以超周期内总线利用率最高为优化目标,建立了解决帧封装问题的整数线性规划模型,并给出求解该模型的启发式算法。SAE实验结果证明该方法不仅能够提高总线利用率,而且可有效缩短算法执行时间。     

汽车电子软件中混合调度方式下响应时间分析

针对汽车电子控制领域OSEK/VDX标准所支持的混合调度方式下的响应时间分析问题,提出了一种使用线性事务模型时的响应时间分析方法。该方法考虑了事务的释放抖动和混合抢占对响应时间的影响,将时间分析理论扩大到混合调度方式下的响应时间分析中,可以用于验证汽车电子软件的实时性。试验表明：该方法准确度高、复杂度低;混合调度对事务平均最差情况下的响应时间的影响很小,但对系统的可调度性有一定的负面影响。      

汽车电子软件中混合调度方式下响应时间分析

针对汽车电子控制领域OSEK/VDX标准所支持的混合调度方式下的响应时间分析问题,提出了一种使用线性事务模型时的响应时间分析方法.该方法考虑了事务的释放抖动和混合抢占对响应时间的影响,将时间分析理论扩大到混合调度方式下的响应时间分析中,可以用于验证汽车电子软件的实时性.试验表明:该方法准确度高、复杂度低;混合调度对事务平均最差情况下的响应时间的影响很小,但对系统的可调度性有一定的负面影响.     

Worst-case response time of aperiodc message in WorldFIP and its improvement in real-time capability

How to support real-time traffic of aperiodic messages using WorldFIP is investigated in this paper. Transmission of aperiodic message within WorldFIP is a very complicated procedure because it is concerned with left time in a microcycle and must successively experience three different stages, indicating, identifying, and transmitting aperiodic message. This paper presents an integrated approach to analyze the worst-case responding time (WCRT) of aperiodic message, through integrating transmission of periodic message and these three stages of aperiodic message together. To decrease pessimistic factors in WCRT of aperiodic message, priority of aperiodic message is considered. Detail analysis of the WCRT of aperiodic message indicates that the current scheduling method cannot effectively utilize priority to guarantee important aperiodic messages. Then improved scheduling methods, one adding priority and another adjusting the schedule table, are proposed. The improved methods are finally validated by case studies.     

WorldFIP和FF非周期信息调度的性能比较

World FIP和FF都采用集中控制的方式来管理周期信息的通讯,但是二者对非周期信息的通讯管理有着本质的不同。World FIP利用查询方式发送非周期信息,而FF采用轮循的方式并辅以PT令牌来完成非周期信息的通讯。讨论了两类总线不同的非周期管理模式,给出了两类总线不同非周期通信模式的利用率公式,比较了在不同非周期到达率下,两种模式的性能     

优先约束的混合实时任务动态调度算法

为了对较大规模问题在短时间内给出满意的解并调度随机到达的非周期任务,提出了一种动态混合调度算法。在第一个截止期限错失时刻,通过分析系统的运行情况,推导出具有优先约束的实时任务可调度的充分条件。在系统运行前,判定周期任务的可调度性,预分配足够的处理机。当非周期任务到达系统时,在保证周期任务可调度的前提下重新给周期任务和非周期任务分配处理机。该算法具有多项式时间复杂性,适合解决较大规模的多处理机调度问题。实验结果表明,该算法有效提高了处理机的利用率和非周期任务的接收率。     

基于CAN的电动汽车控制系统动态调度算法研究

针对在控制器局域网（CAN）总线中应用最早截止期优先（EDF）调度时,CAN帧用有限的标识符位难以实现信息截止期编码,以及各节点同时更新截止期需要严格的时间同步等问题,提出了基于总线仲裁的EDF调度算法,介绍了EDF调度算法原理及可调度性分析方法,最后将该调度算法应用于电动汽车控制系统信息的调度,验证了调度算法的可行性.     

一种非周期软实时系统的动态调度方法

本文介绍了一种针对非周期软实时系统的动态调度方法。该方法以DM调度算法为基本调度算法，把非周期软实时系统看作一个多优先级排队系统，根据不同优先级的任务的队列长度来动态调整系统的参数。该方法能在统计意义上确保系统的实时性，同时又能兼顾系统的QoS需求。实例表明该方法能提高系统的实际利用率和降低系统的时限错过率，是一种有效的载荷管理方法。     

软数控系统混合任务两级调度策略

针对软数控混合任务调度,提出一种两级结构调度策略：对实时周期性任务采用时间触发,实时突发性任务则采用事件触发。建立混合任务模型并定义相关概念,给出调度策略的架构,并对调度算法、任务可调度性及时标间隔进行深入研究。将提出的两级调度策略应用到基于Windows CE.NET的软数控系统中,分析软数控系统结构和任务划分。最后,对调度策略进行试验验证,结果表明该方法能保证混合任务的确定性,从而提高软数控系统的性能。     

A new high-performance open CNC system and its energy-aware scheduling algorithm

Computer numerical control (CNC) systems are shifting to a direction of open architecture which has better flexibility, adaptability, versatility, and expansibility. Existing CNC systems tend to have a high level energy consumption. This paper introduces a new open CNC system based on the low-power embedded platform, named open and high-performance CNC (OHP-CNC). OHP-CNC is able to achieve high precision, high efficiency, and low power consumption by making use of international standards, open components such as hardware and software, and an energy-aware real-time scheduling algorithm. The proposed algorithm for mixed tasks, including periodic and aperiodic tasks, is divided into two phases. Firstly, the slack time and utilization are calculated on each processor and tasks are assigned to the processor according to the load. Secondly, because there is a trade-off between the energy-saving and the response times of the aperiodic task, the scheduling server is used to schedule aperiodic tasks in order to meet the response time constraints of aperiodic tasks. Meanwhile, periodic tasks recycle the slack time with dynamic voltage scaling technology to achieve low power consumption. Experiment results show that the energy-aware real-time algorithm yields high-performance and effective machining processes.     

两端式自动化立体仓库布局堆垛机调度

针对两端式自动化立体仓库出/入库任务序列的分配方式和堆垛机的调度路径展开了研究。以堆垛机执行出/入库任务的时间为存储效率的评价标准,考虑货物出/入库台的分配问题,建立了单一命令与复合命令两种作业方式并存的堆垛机调度模型。运用涡流搜索算法优化堆垛机的调度路径,获得了堆垛机调度模型的最优解,实现了存储效率的最优化。仿真验证表明,该方法可以有效分配货物的出/入库台,优化堆垛机调度路径,提高仓库的存储效率。