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车用FlexRay-CAN网关协议分析与设计
| 论文题名： | 车用FlexRay-CAN网关协议分析与设计 |
| 关键词： | 汽车电子系统;总线技术;网关协议;信号映射;消息组装;方案优化 |
| 摘要： | 随着高新技术的发展，汽车不再只是代步工具，人们要求汽车具有越来越高的经济性、安全性、舒适性、环保性，因此决定这些性能的汽车电子系统已成为整车系统的关键部分。而CAN、FlexRay总线是当前、将来事实上的总线，更是未来汽车电子系统中的两种非常重要的总线，从而FlexRay-CAN网关的相关技术将成为推动汽车电子发展的重要因素。信号映射是FlexRay-CAN网关实现消息转换的重要机制，但是该机制中的消息组装方法还没有得到广泛而深入的研究。 本文围绕FlexRay-CAN网关，首先详细分析了现有的相关研究，简单介绍了相关的汽车总线技术以及汽车网关的功能；然后对汽车网关的信号映射机制的流程及需要解决的问题进行了详细的分析；最后，提出了用于组装FlexRay-CAN网关的消息的两种方法以及用于优化FlexRay总线动态段的可调度性以弥补FlexRay-CAN网关的不足的一种方案。本文的主要研究工作如下。 首先，提出了两种消息组装方法：一种是面向优化总线带宽利用率的方法，由于信号值的改变是随机的，当信号值不变时，该信号就可以不传输，因此如果某个消息中所有信号都不传输时，该消息也可以不传输，从而用来传输该消息的带宽空闲。因此通过使这种空闲带宽尽量大，并利用其来传输尽力转发型数据，可以减少总线带宽总量的需求；另一种是面向提高消息中的信号比特位利用率的方法，这种方法把单个周期较小的信号组装到多个周期较大的消息中，从而避免了周期较大的信号被组装到周期较小的消息中，提高了信号比特位的利用率。另外，本文还推导了消息周期的取值范围以及FlexRay总线通信周期的取值范围。 其次，分析了消息大小、变量pLatestTx、动态段长度对FlexRay动态段可调度性的影响。然后提出了用于优化FlexRay动态段的可调度性的一种方案，这种方案把长度较大的消息从动态段移到静态段，把最后一个静态时隙与动态段合并以扩大动态段长度，从而提高了动态段的可调度性。另外，对FlexRay静态段中的消息最差响应时间进行了讨论，分析了该方案对消息最差响应时间的影响，并对相关理论进行了证明。 最后，设计实验验证了第三章中的消息组装方法以及第四章中的优化方案，并对实验结果进行了分析，实验结果表明这些方法表现良好。但是还有很多不足，需要进一步研究。 |
| 作者： | 阮华斌 |
| 专业： | 计算机科学与技术 |
| 导师： | 李仁发;曾庆光 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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