CAN總線的功能安全問(wèn)題
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2 等效離線發(fā)生的概率
等效離線的發(fā)生有3個(gè)條件：①節(jié)點(diǎn)已經(jīng)在消極報(bào)錯(cuò)狀態(tài)(error passive status)；②該節(jié)點(diǎn)發(fā)生了局部錯(cuò)；③由于在消極報(bào)錯(cuò)幀分界符內(nèi)遇到其他節(jié)點(diǎn)掛起待發(fā)幀的發(fā)送而造成連續(xù)出錯(cuò)。要考慮的是由于誤碼而報(bào)錯(cuò)的概率與處于總線峰值負(fù)載的概率。
消極報(bào)錯(cuò)幀規(guī)定：在發(fā)送連續(xù)隱位時(shí)讀回6個(gè)連續(xù)的相同位時(shí)視為報(bào)錯(cuò)標(biāo)志發(fā)完，然后開(kāi)始發(fā)隱位，讀回隱位時(shí)作為消極報(bào)錯(cuò)幀分界符開(kāi)始，開(kāi)始后必須有連續(xù)7個(gè)隱位，如內(nèi)又有顯位，就作為新錯(cuò)，節(jié)點(diǎn)要重發(fā)消極報(bào)錯(cuò)幀。
對(duì)于消極報(bào)錯(cuò)發(fā)送節(jié)點(diǎn)，發(fā)生局部錯(cuò)的位置有2種。在ACK分界符前時(shí)，消極報(bào)錯(cuò)標(biāo)志的連續(xù)隱位會(huì)被接收節(jié)點(diǎn)以填充規(guī)則檢驗(yàn)、CRC檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)有錯(cuò)，引起接收節(jié)點(diǎn)報(bào)錯(cuò)。它們的主動(dòng)報(bào)錯(cuò)幀的連續(xù)6個(gè)顯位決定了發(fā)送節(jié)點(diǎn)消極報(bào)錯(cuò)幀報(bào)錯(cuò)標(biāo)志結(jié)束時(shí)間的同步，不會(huì)發(fā)生分界符內(nèi)出錯(cuò)的情況。
在ACK及分界符后到EOF第3位間有局部錯(cuò)時(shí)，消極報(bào)錯(cuò)標(biāo)志(P．E．Flag)的6個(gè)隱位會(huì)被接收節(jié)點(diǎn)認(rèn)為是正常的發(fā)送幀結(jié)尾部分和2位服務(wù)間隔(I．M．)。別的節(jié)點(diǎn)所發(fā)新幀開(kāi)始位(SOF)，將落入發(fā)送節(jié)點(diǎn)消極報(bào)錯(cuò)幀分界符(P．E．Del)內(nèi)，形成新錯(cuò)，如圖2所示。發(fā)送節(jié)點(diǎn)新的消極報(bào)錯(cuò)幀將在新幀的ACK分界符處開(kāi)始。然后，只要有掛起待發(fā)幀，這種出錯(cuò)狀態(tài)就重復(fù)下去。而EOF第4～7位發(fā)送節(jié)點(diǎn)發(fā)的消極報(bào)錯(cuò)幀由于未見(jiàn)到連續(xù)的6個(gè)相同位，發(fā)送節(jié)點(diǎn)要等待別的節(jié)點(diǎn)所發(fā)新幀的ACK分界符處開(kāi)始才有機(jī)會(huì)見(jiàn)到，等同于在ACK分界符處開(kāi)始的消極報(bào)錯(cuò)幀。由此可知，產(chǎn)生等效離線錯(cuò)誤的位置數(shù)為9位，其概率為9·BER。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/196159.htm
在消極報(bào)錯(cuò)狀態(tài)的發(fā)送節(jié)點(diǎn)遇到16次重復(fù)錯(cuò)后，會(huì)進(jìn)入真正離線狀態(tài)，所以要求取有16幀掛起待發(fā)的機(jī)會(huì)。這與ECU的設(shè)計(jì)有關(guān)，較難分析。我們以仿真來(lái)求取，底盤(pán)CAN總線系統(tǒng)內(nèi)一般有6個(gè)節(jié)點(diǎn)，約有60個(gè)左右的消息要傳送，則每個(gè)節(jié)點(diǎn)平均有10條消息，假定周期為10 ms、20 ms、50 ms、100 ms、1 000 ms等各有2條，每條幀長(zhǎng)為97位，在500 kbps下6個(gè)節(jié)點(diǎn)的總線負(fù)載率總計(jì)43．4％。當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)等效離線后，還有約50條消息要發(fā)。在時(shí)鐘差的影響下，可以構(gòu)成一個(gè)峰值，節(jié)點(diǎn)在相對(duì)頻差-0．2、0．4、0．6、0．8×100 ppm下的仿真結(jié)果如圖3所示。其中隊(duì)長(zhǎng)度每0．2 ms統(tǒng)計(jì)一次，累計(jì)出該隊(duì)長(zhǎng)在整個(gè)仿真時(shí)間內(nèi)的出現(xiàn)次數(shù)。
為了便于ECU編程，采樣與寫(xiě)CAN總線控制器在一個(gè)任務(wù)中完成，所以假定10條消息在4 ms內(nèi)就緒。仿真開(kāi)始時(shí)是最壞情況：所有節(jié)點(diǎn)同時(shí)開(kāi)始寫(xiě)CAN總線控制器任務(wù)。在上述頻差下，節(jié)點(diǎn)1、2經(jīng)500 s差10 ms，也就是說(shuō)2個(gè)節(jié)點(diǎn)的10ms周期的消息就緒時(shí)間又重合了，其他節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)1的組合各為250 s、166 s、125 s。由于較長(zhǎng)周期消息對(duì)掛起隊(duì)長(zhǎng)的影響較小，所以仿真的時(shí)段取得較短。以600 s的結(jié)果計(jì)算，掛起長(zhǎng)度為16以上的情況有3 590次，占600 s內(nèi)傳送的1．2×10-3。需要特別注意的是，掛起隊(duì)長(zhǎng)的分布不是均勻的，因此處于等效離線而轉(zhuǎn)為真正離線的機(jī)會(huì)也不是均勻分布的。由上述仿真60 s、600 s的結(jié)果看，掛起長(zhǎng)度為16以上的情況都是3 590次，如果在最壞情況60 s內(nèi)遇上了的機(jī)會(huì)便是1．2×10-2。如果在最壞情況6 s內(nèi)遇上掛起長(zhǎng)度為16以上的情況有1 005次，機(jī)會(huì)便是3．3×10-2 。
評(píng)論