基于系統(tǒng)工程的汽車電子CAN 通信協(xié)議設(shè)計(jì)

　　除了這些參數(shù)以外，完整的系統(tǒng)設(shè)計(jì)還需要以下信息：
　　●信號(hào)定義：類型、大小等；
　　●發(fā)送節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)定義：收發(fā)的信號(hào)、TP和TS的定義；
　　●接收節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)定義：收發(fā)的信號(hào)、TP、TS和maximum age的定義；
　　●拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的定義：節(jié)點(diǎn)之間的互聯(lián)關(guān)系。

以上數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對(duì)通信過(guò)程的實(shí)時(shí)性進(jìn)行分析，計(jì)算通信中的延遲。然后根據(jù)單調(diào)速率分析法(deadline monotonic analysis)，分配消息ID并設(shè)置周期。

　　根據(jù)系統(tǒng)獲取的時(shí)間要求，系統(tǒng)計(jì)算消息的延遲并驗(yàn)證設(shè)計(jì)的協(xié)議是否滿足這些時(shí)間要求。如果不滿足時(shí)間要求，系統(tǒng)將自動(dòng)調(diào)整消息ID和周期，直到滿足所有的時(shí)間要求。

　　本文用Mentor Graphics公司Volcano產(chǎn)品線的設(shè)計(jì)工具VNA進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。VNA是CAN/LIN協(xié)議的自動(dòng)化設(shè)計(jì)工具，其核心思想就是采用了本文介紹的系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)方法。其使用方法可以如圖5所示，用戶提供信號(hào)及節(jié)點(diǎn)定義、本文介紹的時(shí)間參數(shù)定義及項(xiàng)目管理定義，VNA將自動(dòng)對(duì)CAN通信協(xié)議進(jìn)行設(shè)計(jì)，輸出通信協(xié)議規(guī)范。

　　其中圖6是本次實(shí)驗(yàn)的通信系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，系統(tǒng)由三條CAN總線和兩條LIN總線組成，CAN協(xié)議采用的是29位。

　　輸入?yún)?shù)后，VNA自動(dòng)生成通信協(xié)議，結(jié)果如圖7所示。消息EMSHSC_FrP00的ID為0x04c000d，周期為10ms，計(jì)算出的延遲時(shí)間為1.734ms。

　　結(jié)論

　　系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)法，采用一套量化體系描述數(shù)據(jù)收發(fā)的完整過(guò)程。明確定義這些指標(biāo)，并清晰描述了系統(tǒng)功能的時(shí)間性要求。正因?yàn)檫@樣，使得自動(dòng)化設(shè)計(jì)協(xié)議成為可能。

　　根據(jù)這些量化指標(biāo)，系統(tǒng)將自動(dòng)計(jì)算消息的延遲時(shí)間，并自動(dòng)調(diào)節(jié)消息的優(yōu)先級(jí)和周期，以控制消息的延遲時(shí)間，保證用戶提出的時(shí)間要求全部得到滿足，從而實(shí)現(xiàn)從設(shè)計(jì)角度控制消息延遲的目的。

　　自動(dòng)化設(shè)計(jì)協(xié)議降低了協(xié)議設(shè)計(jì)的技術(shù)門檻，特別是對(duì)于中國(guó)的整車廠，沒有經(jīng)驗(yàn)積累，這樣的工具必將助力國(guó)內(nèi)自主產(chǎn)品在總線上的研發(fā)。