基于排队论的CAN总线消息响应时间建模与分析

陈 曦，刘鲁源，吕伟杰，李 芳

基于排队论的CAN总线消息响应时间建模与分析

陈 曦1，刘鲁源1，吕伟杰1，李 芳2

(1. 天津大学电气与自动化工程学院，天津 300072；2. 中国科学院电工研究所，北京 100190)

CAN总线消息响应时间是评价CAN总线系统实时性高低的重要性能指标之一，与最糟糕响应时间分析关注极端条件下响应时间计算不同，研究了均值意义下的响应时间建模与分析．在分析CAN总线CSMA/CD协议的基础上，建立了消息响应时间的非强占优先级的M/G/1排队模型．针对CAN总线独有的位填充机制，给出了相应的填充位概率分布函数，计算了均值意义下的消息响应时间．将其用于电动汽车的CAN总线消息响应时间均值计算，印证了响应时间的均值远小于最糟糕响应时间．上述结果从排队论角度对CAN总线系统进行了建模，所提供的模型和方法不仅可用于响应时间的计算和分析，也为CAN总线通信系统的设计与优化提供了理论指导．

CAN总线；响应时间；排队论；优先权；填充位

CAN总线消息响应时间(简称响应时间)分析是评价CAN总线系统实时性高低的重要性能指标之一．目前普遍采用的是最糟糕响应时间分析方法[1-4]，该方法是利用上限函数描述CAN总线带冲突检测的载波侦听多路访问协议(CSMA/CD)，给出极端条件下即最糟糕条件下的响应时间．然而响应时间的均值是公认的另外一个反映通信系统性能的重要量化指标[5]，在基于CAN总线的网络控制系统设计与性能评估、可靠性估计等工程中都……