[發明專利]一種CAN總線負載率的計算方法

有效

• 申請號: 201710150546.9
• 申請日: 2017-03-14
• 公開（公告）號: CN106992879B
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發明（設計）人: 張麗波;馬東揚;何俊婷;玄國勛
• 申請（專利權）人: 中國第一汽車股份有限公司
• 主分類號: H04L12/24
• 分類號: H04L12/24;H04L12/40
• 代理公司: 北京青松知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11384
• 代理人: 鄭青松

本發明公開了一種CAN總線負載率，包括：判斷各CAN報文的類型，并據此確定CAN報文數據幀中各位場的長度；基于確定的CAN報文數據幀中各位場的長度，確定各CAN報文數據流長度；仿真各CAN報文填充位長度；基于確定的CAN報文數據流長度和計算的CAN報文填充位長度來確定各CAN報文實際傳送位流長度；判斷各CAN報文發送類型，并據此確定CAN報文的發送周期的取值；根據各CAN報文長度選擇不同的方式來確定各CAN報文占用的總線負載率；對網段中各CAN報文占用的總線負載率進行求和，以得出整個網段的CAN總線負載率。本發明的計算方法即包含CAN報文數據流傳輸占用的總線負載，又包含填充位傳輸所占用的總線負載，計算的準確性高。

技術領域

本發明專利涉及汽車控制器局域網(Controller Area Network，簡稱CAN)網絡通信技術領域，具體涉及一種CAN總線負載率的計算方法。

背景技術

隨著車聯網、汽車智能化的發展，在汽車上應用的電子電氣系統日益增加。隨著在CAN網絡中傳送信息量的增多，總線負載率顯著增加，當總線負載率過高時，將導致優先級低的報文傳輸延遲時間過長，甚至發生丟失報文的情況，在網絡通信環境不好，例如偶爾受到電磁干擾時，因為錯誤幀增多而導致網絡堵塞的風險明顯增大。所以此時必須將該CAN網絡劃分為多個子網。然而，如果子網設計得過多，將增加網關的單件成本，并且信息經過網關轉發時將帶來額外的報文傳輸延遲時間。綜上，CAN網絡總線負載率是整車網絡拓撲設計的重要約束條件。

眾所周知，網絡拓撲屬于概念設計階段，是后續所有網絡設計的基礎。如果網絡拓撲設計不合理，在車輛開發后期網絡拓撲發生變化，則會帶來網絡通信矩陣設計、各ECU通信軟件設計等工作的巨大變化，甚至完全返工，所以網絡拓撲設計必須力求準確，而CAN網絡總線負載率計算的準確性越高則項目后期變更網絡拓撲的風險越小。

CAN通信報文中的位流采用不歸零(NRZ)方法編碼。即在整個位時間里，位電平要么為“顯性”，要么為“隱性”。這種編碼的特點是實現簡單而且費用低，其缺點是當連續存在多個相同信息時，將因為缺少同步信息而導致時鐘誤差累積。為此ISO 11898定義CAN報文的幀起始(SOF)、仲裁場、控制場、數據場和循環冗余校驗序列通過位填充的方法編碼。無論何時，CAN發送器只要檢測到位流里有5個連續識別值的位，便自動在位流里插入一個補碼位。當CAN報文數據流中存在較多的連續識別值時，報文填充后在CAN網絡中實際傳送位流的位數比CAN報文數據流的位數多，報文傳送時占用的總線負載也增多。

專利文獻1(公開號：CN102111286A；公開日：2011年6月29日)公開了一種在控制局域網網絡結構中監控整個網絡的運行狀態的方法，該計算方法中網絡管理節點根據各節點發送的數據幀數來計算一個時間周期內的網絡負載；所述網絡負載是通過以下公式計算得到的：網絡負載＝(每幀數據的位數×所有網絡節點在N個時間周期內發送的數據幀數之和)/(N×時間周期×總線標準位速率)，然而該計算方法沒有涉及到CAN報文數據流傳輸時，填充位傳輸所占用的總線負載。

非專利文獻1(文獻名稱：基于數理統計的商用車CAN網絡總線負載率預測研究，來自＜2016中國汽車工程學會年會論文集＞)和非專利文獻2(文獻名稱：越野車CAN網絡總線負載率仿真研究，來自＜2016年越野車技術分會學術年會論文集＞)均可實現CAN總線負載率的預測，且在預測過程中均考慮了填充位傳輸所占用的總線負載。然而，非專利文獻1所述方法的分析樣本來自于市場上現有的5款不同品牌的商用車產品的CAN網絡的隨機測試數據，其分析樣本具有一定的局限性，即針對選中的5款品牌的商用車，該方法的預測結果與實測結果之間的偏差較小，而針對其它品牌的商用車，該方法的預測結果與實測結果之間的偏差會有所增加。非專利文獻2使用CAN網絡仿真軟件CANoe對越野車CAN網絡報文的總線負載率進行了全數字仿真研究，其仿真對象是某具體車型已定義的網絡拓撲和通信矩陣。當仿真對象變化時需要重新建立全數字仿真模型，即該仿真方法針對性強，通用性有所不足。

發明內容