[发明专利]一种基于比特仲裁的总线竞争方法

说明书

本发明公开了一种基于比特仲裁的总线竞争方法，是一种基于优先级的随机退让总线竞争建模方法。包括如下步骤：CAN总线上节点建立有限状态机，当前节点上进程按照有限状态机中状态序列执行。有限状态机中状态序列包括：初始化INIT状态；空闲IDLE状态；PREPARE_TO_SEND状态，从CAN_MAC帧队列中取出一个选定的CAN_MAC帧，建立仲裁帧，并设置仲裁帧的优先值。将仲裁帧发向CAN总线，进程跳转到ARBITRATION状态；ARBITRATION状态，等待仲裁窗口时间，并接收其他节点的仲裁帧，若其他节点仲裁帧的ARBITRATION字段小于自身仲裁帧的ARBITRATION字段，则跳转到BACKOFF状态，否则跳转到SEND状态；BACKOFF状态，进程等待随机时间后返回PREPARE_TO_SEND状态；SEND状态，进程发送选定的CAN_MAC帧，之后返回IDLE状态。

技术领域

本发明涉及星载CAN总线建模技术领域。

背景技术

新型的星载电子系统设计是以网络和总线技术为核心，以高性能信息处理单元为主体，以标准接口单元为代理，通过分层和标准接口以实现开放性，通过系列化模块实现标准和通用性。

针对星载CAN总线，连接在星载CAN总线上各节点均需获取总线的控制权以进行数据帧的发送，CAN总线采用的是一种叫做“载波监测，多主掌控/冲突避免”(CSMA/CA)的通信模式。这种总线仲裁方式允许总线上的任何一个设各都有机会取得总线的控制权并向外发送数据。如果在同一时刻有2个或2个以上的设备要求发送数据，就会产生总线冲突，CAN总线能够实时地检测这些冲突并对其进行仲裁，从而使具有高优先级的数据不受任何损坏地传输。

由于目前CAN总线的总线竞争模式一般是通过硬件实现的，为了能够实现对星载CAN总线的竞争模式研究，现有的仿真验证手段，只能靠工程样机，其验证周期长、成本高，不能满足星载总线竞争机制快速研制的需要。

目前尚未有针对CAN总线的总线竞争模式的建模出现。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于比特仲裁的总线竞争方法，是一种基于优先级的随机退让总线竞争建模方法。

本发明的技术方案为一种基于比特仲裁的总线竞争方法包括如下步骤：

CAN总线上节点建立有限状态机，当前节点上进程按照有限状态机中状态序列执行。

有限状态机中状态序列包括：

初始化INIT状态，当前节点运行进程时进入INIT状态。

空闲IDLE状态，当进程中待发送数据帧CAN_MAC队列为空时，进程处于IDLE状态；当进程中待发送数据帧CAN_MAC帧队列不为空时，进入发送准备PREPARE_TO_SEND状态。

发送准备PREPARE_TO_SEND状态，当进程处于PREPARE_TO_SEND状态时，判断距离上一次发送CAN_MAC帧的时间间隔是否达到了设定的帧间空隙，若未达到，则等待直至达到设定的帧间空隙；若达到设定的帧间空隙，则从CAN_MAC帧队列中取出一个选定的CAN_MAC帧，取选定的CAN_MAC帧中的帧开始SOF字段和仲裁域ARBITRATION字段，将SOF字段和ARBITRATION字段组装成一个无格式的仲裁帧。

将仲裁帧发向CAN总线，进程跳转到仲裁ARBITRATION状态，在预先设置的仲裁时间窗口内，CAN总线上其他节点均不向CAN总线发送数据帧。

仲裁ARBITRATION状态，进程处于ARBITRATION状态时，等待仲裁窗口时间，并接收来自CAN总线的其他节点的仲裁帧，解析获取其中的ARBITRATION字段；仲裁窗口时间到达之后，判断若其他节点仲裁帧的ARBITRATION字段小于自身仲裁帧的ARBITRATION字段，则进程跳转到后退BACKOFF状态，否则进程跳转到发送SEND状态。