[发明专利]一种通信延迟感知的CAN优先级分配方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信延迟感知的CAN优先级分配方法。

背景技术

CAN采用了带优先级的Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection(CSMA/CD)介质访问协议对总线进行仲裁，只有当网络处于空闲状态时，节点才能发送信息，当多个节点同时提出发送请求时，优先级最高的节点获得网络使用权。因此优先级的分配对消息能否满足时限约束起着重要的作用。如果使用ad-hoc或者随机的优先级，总线的breakdown利用率一般不超过35％，而使用最优的优先级，总线的breakdown利用率一般不低于80％。当前的研究多是对CAN通信延迟进行建模分析，缺少通信延迟的优化算法。本文旨在提出满足时限约束的同时减少消息平均通信延迟的算法。

通讯延迟是衡量CAN网络实时性的重要指标，随着CAN总线在航空、医疗等领域的应用，人们对CAN总线数据传输的实时性提出了更高的要求。CAN是控制器局域网络(Controller Area Network,CAN)的简称。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有采用CAN总线进行消息传输，会产生消息集总体的平均延迟时间长的问题，而提出一种通信延迟感知的CAN优先级分配方法。

一种通信延迟感知的CAN优先级分配方法包括以下步骤：

步骤一：初始化已分配优先级的消息集未分配优先级的消息集M₁＝M，M＝{m₁,m₂,…,m_n}为输入的消息集，m₁,m₂,…,m_n分别为n个节点对应的消息；

步骤二：将M₁中的元素按从低到高的顺序进行优先级分配；

步骤二一：对未分配优先级的消息集M₁中的p个消息按传输时间C由大到小进行排序；

步骤二二：计算m_j的通讯延迟时间R_j，并与时限约束D_j进行比较，m_j属于M₁，j＝1……p；

若R_j≤D_j，则将m_j加入M₀中，并从M₁中删除m_j；令i＝i-1，执行步骤二四；若i＝0执行步骤三，否则重新执行步骤二一；

若R_j＞D_j，则令j＝j+1，重复执行步骤二二；

步骤二三：若j＝i+1时，结束步骤二执行步骤三；

步骤二四：把优先级i赋予消息m_j，i＝n……1，m_j表示M₁中第j个消息；执行步骤二一；

步骤三：若则分配失败，消息集不可调度，否则消息集M可调度，得到消息集M中所有元素经过步骤二分配优先级后的消息集M₀。

本发明的有益效果为：

本发明在提出最小化消息平均延迟的近似算法，通过分析最坏情况下的消息延迟时间的数学模型，得到了优先级分配时影响消息通信延迟的关键因素。基于最优的优先级分配算法Audsley算法，提出通讯延迟感知的优先级分配TMPA算法，减少消息的平均延迟时间。从图1中可以看出随着总线利用率的增加，消息的平均延迟时间逐渐上升。本发明方法相比于传统的DMPA算法消息的平均延迟减少了10.6％以上，随着总线利用率的增加消息的平均延迟最多可减少16.6％。从图2中可以看出本发明方法相比于DMPA算法消息的平均延迟减少了16.2％以上，随着总线利用率的增加消息的平均延迟最多可减少23％。

附图说明

图1为第一组数据消息集的平均延迟时间；横坐标是总线资源利用率，纵坐标是可调度数据集平均响应时间；

图2为第二组数据消息集的平均延迟时间。

具体实施方式

具体实施方式一：一种通信延迟感知的CAN优先级分配方法包括以下步骤：