[发明专利]车载电子总线静态段通讯扩容方法

说明书

技术领域

本发明涉及车载电子总线的性能改进，尤其是一种车载电子总线静态段通讯扩容方法。

背景技术

在现在高端的汽车中，车内可能存在由若干总线相连的70多个电控单元，这些电控单元之间的通讯消息也随着应用的发展越来越多。这对于车内的高确定性，低延迟性和高精确性提出了更多的需求。

FlexRay通讯协议，支持10Mbit/s的带宽和多种拓扑结构，它是FlexRay联盟(FlexRay Consortium)制定的适用于汽车高速网络的新一代车载电脑(ECU)总线，具备高传输速率、硬实时、安全性和灵活性的特点。FlexRay总线采用周期通信的方式，一个通信周期(Communication Cycle)可以划分为静态段、动态段、特征窗(SW，Symbol Window)和网络空闲时间(NIT，Network Idle Time)四个部分。静态段和动态段用来传输总线数据，即FlexRay报文；特征窗用来发送唤醒特征符(WUS，Wake Up Symbol)和媒介访问检测特征符(MTS，Media Access TestSymbol)；网络空闲时间用来实现分布式的时钟同步和节点参数的初始化。FlexRay总线在一个通信周期采用了两种接入时序：静态段采用时分多址(TDMA，TimeDivision Multiple Access)的接入时序。静态段将通信时间划分为多个等时长的静态槽(Static Slot)，不同ID(身份标识号码)的静态帧在相应ID的静态槽内发送，实现了报文发送的确定性。静态帧能够实现严格的周期性发送，但是静态帧的资源受限——出于安全性的考虑，同一ID的静态槽只能分配给一个节点。所以，使用静态帧发送NMPDU(Network Management Protocol Data Unit，网络管理协议数据单元)需要考虑网络的资源情况。FlexRay静态帧严格按照报文周期发送，但是静态帧会占用一个静态槽。如果所有NMPDU均占用一个静态槽并且其发送周期远大于通信周期，则造成了带宽的浪费。

发明内容

为了解决ECU在FlexRay总线通讯中的带宽问题，本发明提供一种车载电子总线静态段通讯扩容方法，能够减小一个分布式应用系统在通讯时所占用的FlexRay总线上静态槽的个数，从而减少其所占用的总线带宽，使得固定带宽的总线可以支持更大规模的通讯需求，有利于未来的系统升级和扩展。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种车载电子总线静态段通讯扩容方法，包括以下步骤：

步骤一：构建车载总线系统

对于通过现有拓扑总线相连的多个传感器、ECU和执行器构成的拓扑结构系统，确定ECU的任务和消息的属性和发送接收关系、以及每个任务的最坏情况处理时间和每个信号的大小；

步骤二：实现任务到ECU的映射和分配

将仅发送信号的任务分配到传感器上，将仅接收信号的任务分配到执行器上，其余的任务既要接收信号也要发送信号，将他们分配到各个ECU上；

步骤三：完成每个静态槽的归属，信号到静态槽的映射，任务配置和消息配置的依赖关系

将FlexRay总线特征与约束总结为三个方面，即任务与消息配置约束，FlexRay总线配置约束与数据依赖关系约束，将所述约束规则通过约束规划的函数转化成可以求解的公式，每个任务采用一个三元组<P，C，D>来表示，其中P是任务的周期，C是任务的最坏情况处理时间，而D是其截止期，每个信号也用一个二元组<S，D>来表示，其中S是其位大小，D是其截止期，设任务和信号的周期为FlexRay通讯周期的2ⁿ(n＝0，1，2……)倍，应用周期H定义为所有任务周期的最小公倍数，用SigSender_i和SigReceiver_i来分别表示第i个信号的发送和接收任务，对于一个给定的任务映射，可以得到所有需要在总线上发送的信号集合，称之为OutSignal，对于一个信号signal_i，若其SigSender_i和SigReceiver_i是不同的ECU，则signal_i属于OutSignal信号集；而信号集InSignal则表示ECU内部通讯的信号，这些信号不需要在总线上进行传输，SignalInEcu_i用于表示发送signal_i的ECU的ID，具体的约束规划包括：

a.任务和消息配置