基于CAN总线的优先级调度算法改进与仿真

曹剑馨

(陕西国际商贸学院 信息工程学院，陕西 咸阳 712046)

0 引言

近年来,工业控制网络随着微电子技术、计算机技术以及通信技术的快速发展也不断向前发展,从计算机集成控制系统CCS发展到基于模拟信号传输的集散控制系统(DCS),再到数字化、智能化、全分散的现场总线控制系统FCS,最后到工业以太网等等。工业控制网络[1]作为一种特定应用的网络,相比较商业信息网络,具有其自身的要求和特点,其中非常重要的一点就是实时性要求高,不仅要求传输速度快,还要求响应快。

在CAN总线[2-3]通信系统中，其固有的仲裁机制会导致优先级低的帧自动退出发送,只能等待总线再次空闲的时候,再去竞争总线。对于优先级低的报文,只有在负载率较小时,才能竞争到总线访问权,从而获得被发送的机会;但是在负载率较大的情况下,就会出现总线只发送高优先级信息,而低优先级信息得不到发送,被长时间延时甚至造成信息丢失的现象,因此影响到整个网络的实时性能[4-7]。

针对这一问题，提出了一种基于EDF动态优先级调度算法的实现方法，以改善CAN总线系统信息调度的灵活性。

1 CAN总线媒体访问及仲裁机制

CAN总线的媒体访问方式为载波监听多路访问/冲突检测机制CSMA/CD[8-9]，CSMA/CD是Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect的缩写。

这种控制方式不会对任何工作站预约发送时间，而是采用争用技术，即工作站的发送是随机的，必须在网络上争用传输介质。当同一时刻有多个工作站向传输线路发送数据时，为避免这些信息在传输线上相互混淆从而遭破坏的情况出现，每个工作站在发送信息之前，必须要监听传输线上是否有信息在发送，以达到尽量避免由于这种竞争而引起的冲突。……