[发明专利]一种面向车载CANFD网络的信号分组打包方法

说明书

技术领域

本发明属于汽车电子领域，涉及一种车载ECU中通信信号数据的处理，特别涉及一种面向车载CAN FD网络带宽利用率优化的信号分组打包方法。

背景技术

随着汽车在人们的日常生活中发挥越来越重要的作用，人们从经济和社会等方面对汽车提出了越来越严格的要求。因此，汽车正朝着电子化、网络化和智能化的方向飞速发展。汽车工业正经历的上述变革使得汽车电子系统的复杂性骤增，车载网络中需传输的数据量急剧增多。但是现有的在汽车电子系统中应用最为广泛的CAN网络的最大带宽仅为1Mbps，为此博世在2011年推出了一种CAN升级版的网络协议CAN FD。CAN FD的最大带宽可达8Mbps，可满足快速增长的车载数据的传输要求。但是CAN FD消息的负载以字节为单位，负载大小可分别设置为{1,2,3,4,5,6,7,8,12,16,20,24,32,48,64}。因此，不同的信号打包结果将产生不同的带宽需求。现有研究已经证明CAN信号打包问题是一个典型的NP难问题，CAN FD消息负载的配置比CAN更复杂。因此，需要提出一种高效的CAN FD信号打包算法来实现CAN FD高带宽的有效利用。

为解决该问题，一种简单的信号打包方法是将每个信号都单独打包成一个消息。但是该方法生成的消息个数与信号个数相等，一方面将增加消息之间相互竞争网络的几率，另一方面，消息包含的带宽没有被充分利用，从而造成了带宽的浪费。中国专利申请号201410113555.7,名称“一种面向汽车CAN网络带宽消耗优化的车辆信号封装方法”和研究工作(如“Sandstrom K,Norstrom C,Ahlmark M.Frame Packing in Real-Time Communication.In:Proc.of RTCSA.2000.399–403.”、“Saket R,Navet N.Frame Packing Algorithms for Automotive Applications.Journal of Embedded Computing,2(1):93–102,2006.”、“Polzlbauer F,Bate I,Brenner E.Optimized Frame Packing for Embedded Systems.IEEE Embedded Systems Letters,2012,4(3):65–68.”等)提出了面向CAN的信号打包方法，但是一方面，该方法面向CAN FD的消息格式、带宽等方面与CAN不同，CAN FD的信号打包更加复杂。另一方面，现有方法仅以单个信号作为打包的基本单元，未就周期相等的信号进行统一打包，打包结果对应的带宽利用率不够高效。“Bordoloi U D,Samii S.The Frame Packing Problem for CAN-FD.In:Proc.of RTSS.2014.284-293.”提出一种基于动态规划的CAN FD信号打包算法，但是该算法仅适用于信号大小为整数个字节的情况，且以单个信号作为打包单元，在算法的通用性和带宽利用率优化方面不足。因此，必须提出面向车载CAN FD网络的信号打包方法，在满足系统实时性要求的前提下，实现带宽利用率的优化。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种面向车载CAN FD网络的信号分组打包方法，其可在保证CAN FD网络可调度的前提下，实现网络带宽利用率的优化。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种面向车载CAN FD网络的信号分组打包方法，包括如下步骤：

步骤1，依据信号的周期大小对信号进行分组，并根据周期大小对分组得到的信号组进行升序排列；

步骤2，依据空闲带宽评价指标和整数线性规划算法将信号组依次打包到消息之中，得到消息集；

步骤3，按照时间健壮性升序的顺序为打包后得到的消息集分配优先级并进行调度分析，如果打包后得到的消息集不可调度，则对打包后得到的消息集进行拆分以提高整个消息集的可调度性，直到打包后得到的消息集可调度或没有消息可被拆分为止。

上述步骤1中，还对信号组内的信号按照信号大小进行升序排列。

上述步骤2的详细内容是：