LIN总线的动态调度算法设计与应用

2009年3月 农业机械学报 第40卷第3期 LIN总线的动态调度算法 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 与应用* 张新丰 杨殿阁 陆 良 薛 雯 连小珉 (清点}；大学汽车安全譬带能国家重点实验塞，北京100084) i摘要】掇出了一种用予设计LIN网络消惠时序的动态调度算法。针对LIN网络主从式的通信模式，提出 了逆向负载率和正向负载率，用予 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 系统的可调度性．然后基于慕举时间片和系统缀阵，将正向消息作为事件型 消息，将逆向消息作为周期型消息进行动态调度。该算法使得在逆向负载率较小的情况下，正向转发消息的时效 性大大提高；阙关设计更加灵活，驻适应不同的蠢觏消息到达率，农旋震CAN／LIN滋会隈络传输时，网美将具有更 魏囊好戆实嚣孛镶穗逶蘑往。怼该方法送行了验诿，井黧震该方法浚谤了4令LIN鬻终。 关键词：率辆车载LIN总线动态调度负载率系统矩降 中囝分类号：U463．61；TP336文献标识码：A DynamicSchedulingAlgorithmforLocalInterconnectNetwork andItsApplication ZhangXinfengYangDiangeLuLiangXueWenLianXiaomin (StateKeyLaboratory醪AutomotiveSafetyandEnergy，TsinghuaUniversity，Beijing100084，China> Abstract AdynamicschedulingalgorithmforLINmessageschedulingwasproposed．Positivedirectionbus loadandreversedirectionbusloadwerepresentedforanalysisthebusschedulability．Thepositive messagehasbeentreatedassporadiconeswhilereversedtheperiodicones。SystemmatrixwasusedtO schedulethemessagesbasedontimeslice．Thegoodrealtimecharacteristicsofthealgorithmwere achievedandthemasternodeofthealgorithmbecamemoreflexible．Experimenthasbeencarriedout andfourrealnetworksweredesignedbyusingthealgorithm． KeywordsVehide，LINbus，Dynamicschedulingalgorithm，Busload，Systemmatrix 引言 LIN是1999年由欧渊汽车制造商推出的溺于 汽车分布式电控系统的一种窜行通信 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ，主要雳 予智能传感器和执行器的串行通信。目前，LIN网 络已经被世界上的大多数汽车公阋以及零配件厂商 所接受uj。LIN网络通常与CAN网络组成混合遥 壤阌络焉予汽霉分布式系统设计，国内也有及褰 CAN『／LIN总线应用的研究砼J。 本文借鉴时间触发CAN总线(TTCAN)的蔡嫂 调度思想【3】，提出一种动态的LIN网络调度算法。 1静态调度方法分析 LIN总线以主获的方式王俸。主带煮在菜一时 刻首凳发送帧头，然后所有的节点(包括主节点)根 据帧头巾的ID和协议的规定，发送相应的数据应 答，如图l所示，因此LIN总线上消息发送的时刻 完全出童节点控制。 LIN漓惠筑i在总线上传播的时闷鑫3部分组 成：帧头、响应间隔和响应。消息的传播时间为【4] Ci=1．4X[34rbit+10(N十1)rbh](1) 其中如i。是给定波特攀下每一位传输需要的时间， 牧辚疆期：2008“03一04蘩圈莓蠲：2008一04一lO *北京市科委资助项目(0415023057) 作者简介：张新率。博士生，主要从事汽率电子与电器系统研究，E-mail：Zhangxinfen999@mails．tsinghua．edu．cII 万方数据 农受援攘学摄 2009经 0 o o 主节点10卜二薇一j·⋯一i；ij■r⋯·—：面页气⋯_一-·- ， ⋯ ‘ 从节点1 一⋯J-响应}⋯一√郴⋯_⋯_⋯一一_·-f⋯～ i ⋯⋯⋯⋯一▲《l壅_⋯-／-⋯。一--。获节煮露一⋯⋯一一⋯⋯⋯-⋯≮晌疲-一．·- 嘲1 LIN总线的消息传输机制 Fig．1MessagetransmitmechanismofLIN N是消勘i的数据帧长度。不月波特率下传播时 闻如表l所承。 表1不问波特率下LIN消息的传播时间 Tab．1Transmittimeunderdifferentbaudratesms LIN总线往往在主节燕傺存一张静态调度表， 安排总线的访问，这种确定的访问机割没有CAN 总线那种由仲裁机制带来的不确定性，但也有其不 足之处：①当主节点有事件型消息到达需要转发，但 由于调度表觞安摊，仍需要簿待到固定的时闽进行 发送。②使膈静态LIN调度表酶方法不适疲外部 网络环境的变化，尤其是作为CAN／LIN网关，需要 转发的CAN消息到达率发生变化时，消息可能丢 失。 2动态调度算法 2．1逆向传送和正向传送 消息由主节点(如CAN／LIN网关)发送到LIN 扶节点称势逆起发送，毒LIN从节点发送裂主节熹 称为逆向发送。正向发送的消息，可簏来自于外部 网络，也可能产生于主节点本身。 设某一个LIN网络中，记所有从节点输出的消 息褛为{bl，b2，⋯，‰}，并按周期型信息处理，相应 的周期记终≯l，?2，⋯，Z。，主节点输毒的溃意记 为}a1，a2，⋯，a。}，并认为都是事件型消息(如果是 来自其他网络的周期型消息，那么消息的到达就是 该消息产生的时刻，也可看成是事件型的消息)，设 消惠酶裂达强度隽孟l，孟2，⋯，交。。定义LIN隧络的 正向负载率』D。和逆向负载率邝为 ID。=1．4×{∑[34+IO(Nf+1)㈦rbi。×100％ { ，i二1 ， l舢=l舭{∑[34+IO(Nj+1)]／Lt"bit×100％ J=l (2) 式(2)中，Ni为正向消息n；的数据长度，N，为 逆向消息6，的数据长度。根据可调度条件，正向和 逆向负载率之和必须小于100％，即 P。+pb≤100％ (3) 否剿毛lN曛终无法工律。 2．2系统调度矩阵 首先将时间分为基本时间片。长度为T。，一个 消息的收发可在一个基本时间片内完成，也可在蓉 于连续爵闻片悫完成，?。尽量是餍麓型瀵息最小羼 期的整数分之一。渤态调度系统矩阵是系统通信的 大循环，其构成如图2所示。 溅本循环 斓期瓦 蒸本疆嚣 周期瓦 基本循环 周期％ 基本循环 髑期瓦 b基本考闷片|基本对闯片卜．匿受垂圃 _基本时间片I基本时间片卜·匿甄臣圃 L·· ⋯—’ _基本时阐埒l基本时|'H】片|．．．匿亘垂叠委习一 系 统 矩 薄 循 环 周 期 ％ 图2 LIN溺终动态调度系绫矩薄 Fig．2LINsystemmatrix 系统矩阵由若干基本循环周期组成，其长度为 丁B，德个基本循环周期包含相同数量的基本时间 靖。在系统矩阵申套2麓时闻片：占遐时闻片和空 闲时间片。占用时间片用于安摊周期型信息的发 送，即逆向发送的消息；空闲时间片安排事件型消 息，即正向发送。取系统矩阵循环周期TM为逆向 瀵息瘸期的最小公倍数(LCM) TM=LCM(TI，Tz，⋯，L)(霹) 而基本循环周期丁B则要使得与大多数逆向转 发消息的周期一致，或者是周期型消息的最大公约 数(GCD) TB=GCD(Tl，T2，⋯，L)《5) 2。3动态调度算法过程 (1)根据系统矩阵的设计方法，得到基本时间片 时长?。、基本循环周期时长丁B和系统矩阵周期时 长筝醛，并始调度翦，系统矩阵中骈有基本时阗片均 为空闲时间片，一照有消息占用则成为占用时闻片。 (2)在TM时间内，周期为T，的消息，发送的次 数K．为 Ⅸ，=TM／t (6) 那么在时间?M肉，所有需要被发送的躅裳登潢憩 (即逆向消息)，按发送周期由小到大进行排序，得到 一个有限的消息列 S=6；，⋯，办；，⋯，6；，⋯，6K，，，⋯，6im(7) 其中磷表示消息6i在?M时闯肉第惫次发送。 (3)按照系统矩阵左、上的时间窗优先占用的原 则，对数列S第1项开始，选择可满足信息发送周 万方数据 第3期 张新丰等：LIN总线的动态调度算法设计与应用 期的系统矩阵的空闲时间片。逐项填入。 (4)重复步骤(3)直到数列S中所有的顼都填 入系统矩阵，滔怠周期最长的慝期型渍患占用最后 的空闲时间片。 该方法的关键步骤是步骤(3)中信息排入系统 矩阵的规律。由于基本循环周期时长TB是周期塑 消息震期的最大公约数，根据髂患瘸襞t、≯转秘 丁M的关系，可以得到信息排列的规律力：当t和 TB相同时，消息在系统矩阵中占用完整的一列；当 t和丁B呈倍数荧系时，消息在系统矩阵的某列中 各行排裂；当≯；帮≯赫穗阕霹，瀵息在系统篷阵孛 只磁现一次，且彼鼍任意。 3可调度性与时效性分析 动态调度设计后，LIN爨络逆惠负载率可羹薪 定义为 种消息的等待延时。 根据摊酞理论[引，．-7以计算得到平均等待时闻 E(致)为 E(耽)=PbT。 (10) 从式(10)可以看出，逆向负载率几乎完全决定 了消息蒿要等待的时间，因此平均延迟时间为 E：578～582。(inChinese) 3善万辩，张天莰，麓应吉，等，基手TTCAN戆汽辜控裁系统信崽谰震浚嚣与分携【j】．农堑撬禳学援，2007，38(12)； 4l～44． CaoWanke，ZhangTianxia。LiuYingji，eta1．Designandanalysisonschedulingofmessagesinautomotivecontrolsystem basedon¨CAN[J]．TransactionoftheChineseSocietyforAgriculturalMachinery。2007，38(12)：41～44．(inChinese) 4 LINConsortium．LINSpecification2。O(s】．2003． 5陵黄赉．撵陡沦【勰】。梵裒：冀零郎毫学院塞叛徒，1994：173～175。 I上接第4页) 5张永林．耀谐波叠加法重构隧撬道路不平顺高校的时域模型[j】+农烂工程学摄，2003，19(6)：32--35。 ZhangYonglin。Timedomainmodelofroadirregularitiessimulatedusingtheharmonysuperpositionmethod【j】． TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering，2003，19(6)：32--35．(inChinese) 6郑军．钟志华．非线性汽车行驶平顺性模型的神缀网络优化[J]．汽率工程，2001，23(3)：172～176．． ZhengJun。ZhongZhihua．Neuralnetworkoptimizationfornonlinearvehicleridecomfortmodel[J】．Automotive Engineering。2001，23(3)：172～176。(inChinese) 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薛雯， 连小珉， Zhang Xinfeng， Yang Diange， Lu Liang ， Xue Wen， Lian Xiaomin 作者单位： 清华大学汽车安全与节能国家重点实验室,北京,100084 刊名： 农业机械学报 英文刊名： TRANSACTIONS OF THE CHINESE SOCIETY FOR AGRICULTURAL MACHINERY 年，卷(期)： 2009，40(3) 引用次数： 0次 参考文献(5条) 1.Uplap R.Okhade M.Ghanekar P LIN protocol-technology review and demonstration in power window application 2004 2.龚进峰.吴正.曹健.汪葵 CAN/LIN混合网络在轿车车门控制系统中的应用[期刊论文]-汽车工程 2006(6) 3.曹万科.张天侠.刘应吉.王永富 基于TTCAN的汽车控制系统信息调度设计与分析[期刊论文]-农业机械学报 2007(12) 4.LIN Consortium LIN Specification 2.0 2003 5.陆传赉 排队论 1994 相似文献(0条) 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_nyjxxb200903005.aspx 下载时间：2010年3月31日