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车载网络FlexRay调度方案优化设计研究
| 论文题名： | 车载网络FlexRay调度方案优化设计研究 |
| 关键词： | FlexRay协议;车载网络;调度策略;运行参数;工作原理 |
| 摘要： | 随着汽车“线控”技术的发展，传统的车载网络如CAN、LIN等由于传输速率低、消息调度的不可管理与预测、带宽利用率低等自身的一些固有特点，已经无法满足未来汽车高吞吐量、高可靠性、确定性、容错特性等通信需求。因此，新型的车载网络总线FlexRay应运而生。FlexRay协议是由BMW、Daimler-Chrysler、Freescale、Bosch和Philips等公司组成的FlexRay联盟开发的，并于2005年发布了FlexRay协议2.1版本。目前，FlexRay相关产品已经在宝马和奥迪的某几款车型中得到了良好应用。 FlexRay协议主要是由基于时分多址(TDMA)访问技术的静态段和基于柔性时分多址访问(FTDMA)技术的动态段组成，分别传输周期性和非周期性消息。在静态段中创建高效的静态调度表以及在动态段中为每个动态消息分配合理的FID是提高FlexRay系统运行性能的关键。本文分别对FlexRay静态段和动态段的调度方案构建进行研究。 本文对FlexRay协议进行了详细的分析，包括FlexRay的总体特性、操作控制以及网络拓扑结构等。在此基础上对FlexRay静态段的消息实时调度问题进行分析，首先介绍了FlexRay静态段的传输特性以及构建静态段调度方案的性能评价指标。并把系统中节点的信号封装问题转化为带约束的经典装箱问题，并给出求解算法。针对节点中的个别大信号数据提出了基于大信号数据拆分的方法对信号进行预处理，然后再利用装箱算法进行求解，提高了静态时槽的带宽利用率;最后在消息封装的基础上，构建节点静态时槽由多个消息帧复用的消息调度策略，在满足可调度的情况下，使得系统所需FID最小化。 在构建FlexRay动态段调度方案时，首先介绍了FlexRay动态段的传输特性;然后分析动态消息传输的最坏响应时间;在此基础上建立动态消息调度问题模型，针对造成消息传输延迟的主要因素，提出了为每个动态消息分配一个FID以及设置动态段长度为传输所有动态消息长度之和的解决方案;然后利用基于类DM的启发式调度算法，以所有动态消息最坏响应时间之和最小化为目标构建整体消息调度方案;最后，针对本文所采用的调度方案，分析了动态消息的动态段实际长度使用期望以及延时期望。 本文最后将所提出的FlexRay调度方案构建方法应用到底盘综合控制和安全系统、发动机管理系统以及自动变速器控制系统中，验证了本文提出的消息调度构建方案的可行性。 |
| 作者： | 郑文学 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 宋小文;胡树根;王耘;黄长林 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 浙江大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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