李贺政+梁英+史航瑞+耿鲁平

摘要：现如今随着CAN网络技术的不断发展，网络中需要传输的信息量会越来越多，固定优先级调度思想已经不能满足传输实时性的要求。本文提出一种基于指数分区与等差数列相结合的调度思想，并对该思想进行了理论上的分析。研究结果表明，本文的调度思想实现了CAN网络的动态调度，提高了消息集传输的实时性。

关键词：CAN总线；调度思想；动态调度；实时性

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）01-0019-01

1 引言

控制器局域网（Controller Area Network，CAN）是一种高性能的现场总线，具有多主发送、优先级“无损仲裁”机制等特点，但是传统的静态优先级存在着数据传输时不同优先级数据带宽分配不均等的缺点，而本文提出的基于指数与等差分区的调度思想能够优化CAN网络消息的调度。

2 CAN网络的节点构建

我们以国内某款BMS系统为模型，根据其性能需求，构建7个电控单元（ECU）控制节点，它们彼此之间通过CAN网络来互相连接，如图1所示。根据系统分层控制的原则，MCU会根据控制策略来给各个单元发送指令，与此同时，它也会随时接收各个单元发来的反馈信息，以便获知整個BMS系统的实时工作状态。

3 基于EDF的CAN报文ID设计

最早截止期优先调度算法（Earliest Deadline First，EDF）是指根据任务的截止期长短确定各个任务优先级——截止期越近，其优先级就越高。CAN总线的仲裁机制为ID（二进制）值越小的消息，具有越高的优先级。

本文把报文的ID划分为两个部分，分别是动态域和固定域，其位数根据具体系统设计需要而定，如图2所示。

4 基于指数分区与等差分区的编码思想

本文设计采用基于指数函数的编码方法将截止期映射为消息帧标识符的动态可变段。以Tst作为时间轴起点（即计时原点）。设A是分区因子，A取整数，Jmax为当前最大的相对截止期，整个区间分为k+1个大区间，如图3所示。为了保证子区间具有类似指数的递增段特性，从第1个区间开始，每个母区又都以等差数列的形式分成q个子区，将其分别编号为0，1，…，q-1，那么系统将会有kq+1个区间，即有kq+1个优先级。

然后根据数学公式推导出母区间号i和子区间号h的计算方法，得出相对截止期为J的消息所对应的优先级p为。

5 结语

通过对实验结果的细致研究，我们发现采用本文指数函数结合等差数列的动态调度思想进行编码，改进了传统编码方法所造成的因优先级反转而不能辨识消息优先级的弊端。本文最高优先级的消息将具有极小的截止期，优化了CAN网络消息的调度，提高消息集传输的实时性。

参考文献

[1]牛跃听，周立功，等.CAN总线应用层协议实例解析[M].北京：北京航空航天大学出版社，2014.

[2]来清民.手把手教你学CAN总线[M].北京：北京航空航天大学出版社，2010.

[3]王跃飞，胡京津，等.基于EDF的汽车CAN网络动态调度机制设计[J].电子测量与仪器学报，2014，28（8）：819-825.