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汽车CAN网络高精度时钟同步技术的研究
| 论文题名： | 汽车CAN网络高精度时钟同步技术的研究 |
| 关键词： | CAN总线;时钟同步技术;时钟漂移;即时偏差;网络高精度 |
| 摘要： | 控制器局域网络(ControllerAreaNetwork，CAN)由于其通讯实时性强、可靠性高被广泛运用在汽车总线中。随着汽车电控系统(ECU)数目不断增多，精确的时钟基准是高性能汽车网络系统的重要因素之一。因此，研究汽车CAN网络及其时钟同步问题，建立低消耗、高精度的时钟同步算法具有重要现实意义。本文在分析CAN总线的相关特性、分层结构、总线报文格式、通讯机制及错误检测和故障界定等方面的基础上，对汽车CAN网络控制系统中的时钟同步方法及其实现进行了相关研究。 首先介绍了CAN总线发展现状和趋势，时钟同步的国内外研究现状，并具体介绍了CAN总线分层结构、四种报文格式、总线通信机制、错误诊断检测等方面。 然后针对时钟同步在汽车CAN网络中的应用进行了研究。先介绍时钟漂移率和时钟同步机制的基本概念，通过分析主从及其改进算法和协商时钟同步等方法优缺点，提出基于备用同步主节点优先表的“时钟漂移率”时钟同步方法。在当前主节点失效的情况下，利用备用同步主节点优先表进行节点协商确定备用主节点，从而减少因系统周期协商而带来的网络冗余负载问题，并最终给出相应同步算法。 最后对本文提出的基于“时钟漂移率”时钟同步算法在CANoe仿真软件中进行仿真实验。本文在详细叙述时钟同步方法模型、数据库、CAPL编程设计之后对仿真结果进行分析。实验仿真表明当选取主节点失效时，各节点扫描备用同步主节点优先表，选取优先级别最高的节点作为主节点且系统正常运行，说明本文算法可以有效地防止主从时钟同步的单点失效，增强系统的稳定性。此外，本文算法在同步精度与现有主从同步相近，但是在相同条件下减少了时钟同步开销，能够有效解决单点失效的情况发生;此外可以实时根据当前CAN网络运行状态通过修改权重因子九值有效地提高时钟同步的精度，能够较好地满足汽车CAN网络实时的要求。 |
| 作者： | 王振志 |
| 专业： | 计算机软件与理论 |
| 导师： | 张建军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 合肥工业大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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