车载FlexRay总线静态段调度算法研究

发布时间：2017-09-23 17:05

  本文关键词：车载FlexRay总线静态段调度算法研究

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【摘要】：汽车是一个巨大的分布式控制系统。系统内部根据功能需求的不同,采用不同的通信协议进行数据交换。其中,最主要的三种通信协议是:CAN总线、LIN总线和Flex Ray总线。Flex Ray总线协议是为了解决CAN总线的通信速率低、可靠性差等问题而提出的新一代的车载通信协议。Flex Ray协议是一种混合协议,它既具有基于时间触发协议的准确性,又包含了基于事件触发协议的灵活性。同时,它还具有高达10Mbit/s的通信速率,这使得它也可以用来传输对通信速率和准确性有极高要求的控制系统的信号。由于Flex Ray协议规定的静态时隙等网络资源是有限的,因此减少静态时隙(Static Slot)的使用,提高单个静态时隙的扩展性在整车控制系统的设计阶段十分重要。Flex Ray静态段在实际传输数据时,每个节点需要先按照一个预先设定的调度表对信号进行封装。本文在现有的Flex Ray静态段调度理论基础上,融入任务调度理论,形成调度的目标方程,并给出调度问题的数学模型,同时还提出了一种新的静态时隙扩展性评价指标——剩余有效带宽比,实例分析表明,剩余有效带宽比能更好地评价多周期Flex Ray静态段调度结果。针对多周期Flex Ray静态段调度问题,分别提出了LBFP(左齐择优匹配算法)和LBFP-GA(遗传算法)混合算法。算法符合AUTOSAR规范,测试结果表明,LBFP-GA和LBFP算法都能有效减少静态时间片的使用,提升单个静态时隙的剩余有效带宽比,但LBFP-GA算法求解得到的单个静态时隙的剩余有效带宽比更优,而LBFP算法的求解效率更高。为了将LBFP和LBFP-GA调度算法应用于实际的汽车总线网络设计中,设计了汽车总线测试平台。测试平台支持CAN、LIN、Flex Ray三种主要车载总线,遵循ISO26222功能安全标准设计流程。
【关键词】：车载网络 FlexRay LBFP-GA混合算法 信号封装
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.6;TP301.6
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 研究背景与意义9-12
• 1.1.1 研究背景9-11
• 1.1.2 研究意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-13
• 1.2.1 国外研究现状12-13
• 1.2.2 国内研究现状13
• 1.3 主要研究内容13-15
• 第2章 FlexRay总线基本特性15-22
• 2.1 FlexRay网络的拓扑结构15-16
• 2.2 FlexRay的帧格式16-18
• 2.3 FlexRay的媒体访问控制18-21
• 2.3.1 通信周期18-19
• 2.3.2 通信周期的执行机制19-20
• 2.3.3 静态段20
• 2.3.4 动态段20-21
• 2.4 本章小结21-22
• 第3章 FlexRay静态段调度理论22-30
• 3.1 Flex Ray静态段主要参数22-27
• 3.1.1 符号定义22
• 3.1.2 FlexRay静态段的基本特性22-23
• 3.1.3 主要参数定义23-25
• 3.1.4 扩展性25-26
• 3.1.5 目标方程26-27
• 3.2 调度问题数学模型27-29
• 3.2.1 二维装箱问题27-28
• 3.2.2 调度问题的转化28-29
• 3.3 本章小结29-30
• 第4章 调度问题求解30-41
• 4.1 LBFP算法30-32
• 4.2 LBFP算法测试32
• 4.3 LBFP算法时间复杂度32-34
• 4.4 LBFP-GA混合算法34-37
• 4.4.1 遗传算法34-35
• 4.4.2 LBFP-GA混合算法的实现35-37
• 4.5 LBFP-GA混合算法的测试37-39
• 4.6 LBFP-GA混合算法的时间复杂度39-40
• 4.7 算法对比40
• 4.8 本章小结40-41
• 第5章 汽车总线测试平台41-54
• 5.1 汽车总线测试平台总体设计41-42
• 5.2 硬件设计42-47
• 5.2.1 芯片选型42
• 5.2.2 MCU最小系统42-44
• 5.2.3 电源电路设计44-45
• 5.2.4 通信模块电路设计45-47
• 5.3 软件设计47-51
• 5.3.1 芯片主要外设资源的分配48-49
• 5.3.2 芯片初始化流程49-51
• 5.3.3 应用层程序设计51
• 5.4 平台测试51-53
• 5.5 本章小结53-54
• 结论54-56
• 参考文献56-60
• 附录A 研究生期间发表论文60-61
• 致谢61

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1 牛志刚;肖昆;王建林;李黔;刘睿;梁荧;;FlexRay总线在电力系统继电保护装置中的应用[J];电力系统保护与控制;2010年16期

2 丁天宝;王刚;;基于FlexRay的新型复杂武器总线体系[J];火炮发射与控制学报;2011年03期

3 李佳;田光宇;钮翔;陈全世;;FlexRay网络通信延迟时间分析[J];清华大学学报(自然科学版);2007年08期

4 章勇;陈欣;吕迅z，

本文编号：906427