一種“動(dòng)靜結合”的CAN總線(xiàn)調度算法在汽車(chē)電子控制網(wǎng)絡(luò )中的研究與應用

圖3 動(dòng)態(tài)優(yōu)先級調度算法的程序流程圖

4、調度算法在汽車(chē)電子控制網(wǎng)絡(luò )中的應用

　　作者設計了防抱死系統（ABS）、電子助力轉向系統（EPS）以及車(chē)身控制系統（兼做低速CAN總線(xiàn)與高速CAN總線(xiàn)之間的網(wǎng)橋）作為CAN總線(xiàn)汽車(chē)電子控制網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)，上位PC機節點(diǎn)采用IXXAT公司的CANlink模塊（CAN-RS232轉換器）與總線(xiàn)相連，并使用該公司的CAN BUS Tester（CAN總線(xiàn)測試儀）模塊以及CanAnalyser（CAN總線(xiàn)分析開(kāi)發(fā)）軟件進(jìn)行了CAN網(wǎng)絡(luò )的設計和開(kāi)發(fā)。采用本文介紹的調度算法，應用層部分采用的是目前流行的J1939協(xié)議。

4.1 汽車(chē)電子控制網(wǎng)絡(luò )硬件設計

　　防死抱系統、電子助力轉向系統及車(chē)身控制系統的處理器均選用了飛思卡爾公司的MC9S12DP256芯片，該芯片是一款低成本、高性能的16位HCS12系列微處理器，內置有msCAN控制器，非常適合作為汽車(chē)電子控制單元的核心部件； CAN總線(xiàn)收發(fā)器選用的是MC33989（高速總線(xiàn)）芯片和MC33388芯片（低速總線(xiàn)）；車(chē)身控制系統中的LIN總線(xiàn)收發(fā)器和電機驅動(dòng)選用的都是MC33399芯片；車(chē)燈及其他負載的驅動(dòng)選用的是MC33888芯片。網(wǎng)絡(luò )整體框圖如圖4所示。

圖4 汽車(chē)電子控制網(wǎng)絡(luò )的整體框圖

4.2 汽車(chē)電子控制網(wǎng)絡(luò )軟件設計

　　利用CodeWarrior集成開(kāi)發(fā)環(huán)境IDE（Integrated Development Environment），通過(guò)背景調試方式BDM（Background Debug Mode），下載控制程序和修改相關(guān)參數，在不干擾目標程序運行的情況下，實(shí)時(shí)監測各寄存器和存儲器，實(shí)現了控制程序的板上在線(xiàn)調試，從而提高了集成系統的開(kāi)發(fā)效率和試驗的方便性，縮短了試驗周期。

　　系統所需軟件模塊主要由系統初始化模塊、啟動(dòng)自檢模塊、主控制模塊、數據采集模塊、數據處理模塊、參考車(chē)速計算模塊、控制決策和執行機構動(dòng)作模塊、故障診斷模塊、總線(xiàn)通信模塊等幾大部分組成。各模塊由主控制模塊按任務(wù)管理機制實(shí)時(shí)進(jìn)行統一調度，分配運行時(shí)間，進(jìn)行數據和信號的交換。

　　為了實(shí)現預期的CAN總線(xiàn)調度算法，將節點(diǎn)的11位ID分解為3 + 8位的形式，前3位定義為組號。每個(gè)節點(diǎn)占用二個(gè)ID，同一節點(diǎn)ID的后8位相同，前3位用來(lái)區分時(shí)間觸發(fā)報文組與事件觸發(fā)報文組，并且時(shí)間觸發(fā)報文組的優(yōu)先級設置比事件觸發(fā)報文組的優(yōu)先級高。在調度表中，安排先發(fā)送時(shí)間觸發(fā)報文，發(fā)送完畢后，再允許各節點(diǎn)發(fā)送事件觸發(fā)報文。發(fā)送時(shí)間觸發(fā)報文時(shí)，高優(yōu)先級節點(diǎn)的報文先發(fā)送，在該期間，由調度表確保僅有一個(gè)節點(diǎn)獲取總線(xiàn)控制權。在一個(gè)調度周期內，只有最后一個(gè)時(shí)間窗用于各節點(diǎn)發(fā)送事件觸發(fā)報文，該時(shí)間窗的大小，可根據實(shí)際使用情況，在調度表中靈活安排。若多個(gè)節點(diǎn)同時(shí)發(fā)送事件觸發(fā)報文，則依據CAN總線(xiàn)的位仲裁機制，以及動(dòng)態(tài)優(yōu)先級調度算法來(lái)進(jìn)行競爭，獲取總線(xiàn)控制權的節點(diǎn)發(fā)送報文。

　　實(shí)踐證明，這種結合了TTCAN技術(shù)和動(dòng)態(tài)晉升機制的調度算法，在整車(chē)電子控制網(wǎng)絡(luò )中起到了至關(guān)重要的作用，各個(gè)子系統之間數據傳輸的實(shí)時(shí)性以及通信質(zhì)量都得到了明顯的改善。