王瑞峰,劉 濤,孫 平,郝鐵軍

(1.蘭州交通大學(xué)自動化與電氣工程學(xué)院,蘭州730070;

2.沈陽鐵路局遼西工程建設(shè)指揮部,遼寧錦州121000;3.沈陽鐵路局長春電務(wù)段,長春130000)

區(qū)域計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖CAN實(shí)時(shí)性改進(jìn)及仿真分析

王瑞峰1,劉 濤1,孫 平2,郝鐵軍3

(1.蘭州交通大學(xué)自動化與電氣工程學(xué)院,蘭州730070;

2.沈陽鐵路局遼西工程建設(shè)指揮部,遼寧錦州121000;3.沈陽鐵路局長春電務(wù)段,長春130000)

區(qū)域計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)采用調(diào)度監(jiān)督加集中聯(lián)鎖的方式實(shí)現(xiàn),其安全通信網(wǎng)通過物理介質(zhì)的延伸進(jìn)行區(qū)域性控制,隨著大量相鄰站點(diǎn)并入系統(tǒng),對安全協(xié)議的實(shí)時(shí)性要求也逐漸增高。為此,針對該系統(tǒng)使用的控制局域網(wǎng)絡(luò)(CAN)總線協(xié)議,對站間安全通信網(wǎng)CAN總線的傳輸時(shí)延進(jìn)行分析,采用動態(tài)優(yōu)先級算法對實(shí)時(shí)性進(jìn)行改進(jìn)。仿真結(jié)果表明,通過改變負(fù)載,相比于標(biāo)準(zhǔn)CAN,改進(jìn)的CAN總線協(xié)議降低了節(jié)點(diǎn)的最大時(shí)延,能夠保證不同類型節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)性,可滿足區(qū)域計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)對網(wǎng)絡(luò)通信的要求。

區(qū)域計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖;安全通信網(wǎng);控制局域網(wǎng)絡(luò)(CAN)總線;實(shí)時(shí)性;動態(tài)優(yōu)先級算法;時(shí)延

1 概述

隨著現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、遠(yuǎn)程控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)冗余技術(shù)、安全信息傳輸技術(shù)和故障-安全技術(shù)的發(fā)展,區(qū)域計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)以其網(wǎng)絡(luò)化、智能化、集成化等特點(diǎn),已成為車站聯(lián)鎖系統(tǒng)的主要發(fā)展方向［1］。而其安全通信網(wǎng)絡(luò)是區(qū)域計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行的核心。控制局域網(wǎng)絡(luò)(Controller Area Network,CAN)總線以其具有多主方式通信、固定優(yōu)先級仲裁機(jī)制、報(bào)文濾波、短幀傳送等特點(diǎn)大量應(yīng)用

于鐵路系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)中,保證了數(shù)據(jù)通信的實(shí)時(shí)性、可靠性和靈活性［2-5］。隨著大量鄰近車站并入?yún)^(qū)域計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng),站間安全通信網(wǎng)絡(luò)通過物理介質(zhì)進(jìn)行擴(kuò)展,網(wǎng)絡(luò)負(fù)載增多,對安全協(xié)議的實(shí)時(shí)性要求逐漸增高,因此,對CAN總線進(jìn)行實(shí)時(shí)性改進(jìn)顯得越來越重要。

國內(nèi)外已有大量文獻(xiàn)針對CAN總線實(shí)時(shí)性的改進(jìn)進(jìn)行了相關(guān)研究。文獻(xiàn)［6］提出基于事件觸發(fā)的TTCAN協(xié)議,提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性,但在靈活性方面有些欠缺。文獻(xiàn)［7］證實(shí)了使用FIFO序列可以提高CAN網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性率。文獻(xiàn)［8］提出一種基于事件通道的CAN總線實(shí)時(shí)調(diào)度算法,利用后端通道配置數(shù)據(jù)庫實(shí)時(shí)修改CAN總線通道組合方式以提高消息傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性。文獻(xiàn)［9］提出分類動態(tài)優(yōu)先級方法,在保證不同類別數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)耐瑫r(shí),保證同一類別數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓叫?提高網(wǎng)絡(luò)的利用率。以上文獻(xiàn)提出的改進(jìn)方式都局限在處理周期性消息上,不能合理處理非周期性消息的傳輸,而區(qū)域計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖安全通信網(wǎng)絡(luò)傳輸中存在大量的故障信號、報(bào)警信號等突發(fā)性較強(qiáng)的突發(fā)性信息,即非周期性消息。

本文提出一種動態(tài)優(yōu)先級算法,在基本CAN2.0B擴(kuò)展格式的基礎(chǔ)上重新設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)幀格式,通過仿真分析,驗(yàn)證對其實(shí)時(shí)性的改進(jìn)。

2 區(qū)域計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

如圖1所示,區(qū)域計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)包括4級,從下到上依次為聯(lián)鎖總線通信網(wǎng)、聯(lián)鎖系統(tǒng)局域網(wǎng)、區(qū)域中心綜合數(shù)據(jù)局域網(wǎng)、數(shù)據(jù)通信廣域網(wǎng)。

圖1 區(qū)域計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

3 實(shí)時(shí)性分析

區(qū)域計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)站間安全通信網(wǎng)消息的傳輸時(shí)間由排隊(duì)時(shí)延和傳輸時(shí)延構(gòu)成,指的是站點(diǎn)應(yīng)用層產(chǎn)生一個(gè)消息傳輸請求遞交給數(shù)據(jù)鏈路層的時(shí)刻開始,直至該消息的最后一位被成功傳輸至目的節(jié)點(diǎn)的時(shí)刻之間的時(shí)長［10］。其傳輸時(shí)延由消息幀長度和總線位速率確定;而排隊(duì)時(shí)延受總線仲裁機(jī)制影響,與消息優(yōu)先級有關(guān),為不確定值［11］。區(qū)域計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)站間安全通信網(wǎng)消息的傳輸時(shí)序如圖2所示。

圖2 消息傳輸時(shí)序圖

當(dāng)節(jié)點(diǎn)1和節(jié)點(diǎn)2同時(shí)發(fā)送信息(節(jié)點(diǎn)1發(fā)送信息時(shí),另一個(gè)節(jié)點(diǎn)2在t時(shí)刻發(fā)送信息,t時(shí)刻發(fā)生在節(jié)點(diǎn)1仲裁場結(jié)束之前)時(shí),優(yōu)先級高的節(jié)點(diǎn)在出現(xiàn)碰撞時(shí)不受影響繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù),而優(yōu)先級低的節(jié)點(diǎn)主動退出,從而節(jié)省了總線沖突仲裁時(shí)間,保證了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性。CAN總線這種確定性的靜態(tài)優(yōu)先級機(jī)制的缺點(diǎn)就是不能均等的為高優(yōu)先級的節(jié)點(diǎn)和低優(yōu)先級的節(jié)點(diǎn)分配帶寬［12］。當(dāng)區(qū)域計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)安全通信網(wǎng)通過物理傳輸介質(zhì)進(jìn)行延伸擴(kuò)展時(shí),其控制節(jié)點(diǎn)增多,網(wǎng)絡(luò)負(fù)載增大,低優(yōu)先級節(jié)點(diǎn)會在多次競爭總線使用權(quán)時(shí)失敗,從而導(dǎo)致低優(yōu)先級節(jié)點(diǎn)消息傳輸產(chǎn)生不確定的延時(shí),甚至無法發(fā)送。此延時(shí)即排隊(duì)時(shí)延,可見數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間延長,數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性無法保證。下面將具分析動態(tài)優(yōu)先級算法對實(shí)時(shí)性的改進(jìn)。

4 動態(tài)優(yōu)先級算法

4.1 改進(jìn)協(xié)議幀格式

CAN2.0B數(shù)據(jù)幀有2種格式,一種是標(biāo)準(zhǔn)格

式,一種是擴(kuò)展格式,這2種幀格式的主要區(qū)別在于標(biāo)識符的長度,標(biāo)準(zhǔn)格式數(shù)據(jù)幀具有11位標(biāo)識符,擴(kuò)展格式數(shù)據(jù)幀具有29位標(biāo)識符,數(shù)據(jù)幀格式如圖3所示。

圖3 CAN2.0B數(shù)據(jù)幀格式

為避免帶寬分配不均,動態(tài)優(yōu)先級算法將CAN2.0B擴(kuò)展幀的ID字段(標(biāo)識符)重新定義為優(yōu)先級子域和內(nèi)容標(biāo)識符子域2個(gè)部分。優(yōu)先級分為2級,第1級按消息類型劃分優(yōu)先級,2位,用于區(qū)分幀類型:取值為00時(shí),優(yōu)先級最高,表示事件型消息幀(如報(bào)警信號或者故障信號);取值為11時(shí),優(yōu)先級最低,表示時(shí)間型消息幀(如周期性狀態(tài)檢測信號);另2種取值保留。第2級對于同一類型消息基于動態(tài)優(yōu)先級分配機(jī)制分配內(nèi)部優(yōu)先級,9位,原始數(shù)值代表初始優(yōu)先級,發(fā)送失敗再按照動態(tài)優(yōu)先級公式晉升優(yōu)先級,數(shù)值越小優(yōu)先級越高。協(xié)議還應(yīng)該包含源地址(如中心站聯(lián)鎖主機(jī)的地址)和目的地址(如從控站驅(qū)采機(jī)的地址),區(qū)域計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)通信是多端的數(shù)據(jù)通信,在使用接收到的信息之前,需要用合適的方法檢查信息的來源。為實(shí)現(xiàn)這一功能,將源標(biāo)識和目的標(biāo)識加入到消息中,用戶不需要進(jìn)行任何額外的對話就可以完成信息來源的驗(yàn)證。安全協(xié)議中采用檢錯(cuò)能力較強(qiáng)的32位CRC循環(huán)編碼,目的是檢測出信息中的錯(cuò)誤,以此保證信息的完整性［13］。為減少信息干擾,采用將長信息幀切割為短的信息幀,利用標(biāo)識符的低3位作為同一報(bào)文的不同報(bào)文段順序編號,可以在接收緩沖區(qū)內(nèi)實(shí)現(xiàn)拼接和拆卸［14］。綜上所述,改進(jìn)的協(xié)議幀格式如圖4所示。

圖4 改進(jìn)協(xié)議幀格式

4.2 動態(tài)優(yōu)先級算法原理

動態(tài)優(yōu)先級算法是基于全局的分布式先進(jìn)先出隊(duì)列,是一種隨著時(shí)間間隔的動態(tài)更新節(jié)點(diǎn)在優(yōu)先權(quán)隊(duì)列中位置的算法,使總線中發(fā)送的消息形成一個(gè)與等待時(shí)間及本身優(yōu)先級等參數(shù)相關(guān)的分布式動態(tài)優(yōu)先權(quán)隊(duì)列［15］。與原有的靜態(tài)分配優(yōu)先級算法相比,該算法可使每個(gè)站點(diǎn)均等地競爭總線的使用權(quán),即能夠均等地分配帶寬,從而保證消息的實(shí)時(shí)傳輸。

國內(nèi)的相關(guān)研究主要集中在商務(wù)合同的文體特征和翻譯上。鄭紅蓮認(rèn)為商務(wù)合同英語具有頻繁使用外來詞、專業(yè)術(shù)語和語言修飾詞的特征。凌縣華對古代商務(wù)合同古體詞的應(yīng)用進(jìn)行了專門研究。余莉?qū)τ凇霸~匯重復(fù)”進(jìn)行了詳細(xì)的分析，指出詞匯重復(fù)可以確保商務(wù)合同語言的準(zhǔn)確性。在句法和文本層面，趙翠平認(rèn)為商務(wù)合同具有標(biāo)準(zhǔn)化格式，其結(jié)構(gòu)準(zhǔn)確性表現(xiàn)在長句、時(shí)態(tài)、語態(tài)和情態(tài)動詞方面。從中英文語言差異出發(fā)，周燕和廖瑛(2004：29-32)闡述了商務(wù)合同翻譯的策略和技巧。黃芬致力于尋找國際商務(wù)合同翻譯策略。張莉在功能翻譯理論的指導(dǎo)下，提出了一些商務(wù)合同的翻譯策略和技巧。

表1中改進(jìn)協(xié)議幀格式的標(biāo)識符中內(nèi)部優(yōu)先級分配了9位,網(wǎng)絡(luò)中形成一個(gè)優(yōu)先權(quán)隊(duì)列,總線上的每個(gè)節(jié)點(diǎn)存儲了本節(jié)點(diǎn)在隊(duì)列中的位置,此位置隨消息幀在隊(duì)列中的等待時(shí)間t動態(tài)變化,某一個(gè)節(jié)點(diǎn)i在隊(duì)列中的位置為:

其中,PRi為節(jié)點(diǎn)i某時(shí)刻在隊(duì)列中的位置,即節(jié)點(diǎn)在此時(shí)刻的優(yōu)先級;PR0為節(jié)點(diǎn)i的初始位置,即初始優(yōu)先級,當(dāng)原始優(yōu)先級最低時(shí),PR0=29-1= 511;fi(t)為優(yōu)先級晉升項(xiàng),在本文中取為正比例函數(shù),即fi(t)=kn:n為信息幀發(fā)送以來在排隊(duì)過程中發(fā)生沖突丟失仲裁的次數(shù),fi(t)表示內(nèi)部優(yōu)先權(quán)隨該次數(shù)動態(tài)重置的幅度,n越大優(yōu)先級晉升的次數(shù)越多;k為系數(shù)項(xiàng),決定優(yōu)先級晉升速度的快慢［16］,k越大優(yōu)先級晉升速度越快,本文取為CAN總線系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù),由此可得:PRi=29-1-kn=511-kn,節(jié)點(diǎn)信息若發(fā)送成功后恢復(fù)原始優(yōu)先級,若發(fā)送失敗則按式(1)晉升優(yōu)先級。采用該算法還可以避免優(yōu)先級晉升過程中出現(xiàn)不同節(jié)點(diǎn)擁有相同優(yōu)先級的情況,即CAN總線優(yōu)先級死鎖的情況,例如,在某個(gè)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)為10,即k= 10,節(jié)點(diǎn)1在競爭失敗了1次后,優(yōu)先級晉升為PR1=511-10×1=501,競爭失敗了2次后,優(yōu)先級晉升為PR1=511-10×2=491,以此類推,各節(jié)點(diǎn)初始及晉升之后優(yōu)先級如表1所示,其中,n表示競爭失敗次數(shù)。

表1 節(jié)點(diǎn)動態(tài)優(yōu)先級晉升情況

可見,這種方法有效避免了優(yōu)先權(quán)死鎖的發(fā)生。如果所發(fā)送消息的內(nèi)部優(yōu)先級相同,則仍然按照逐

位仲裁規(guī)則進(jìn)一步根據(jù)內(nèi)容標(biāo)識符子域進(jìn)行比較,如果消息沒有獲得總線訪問權(quán),則按照動態(tài)優(yōu)先級算法重置該消息的內(nèi)部優(yōu)先級,如果消息獲得總線訪問權(quán)成功發(fā)送出去,則將該消息的內(nèi)部優(yōu)先級重置為PRi=29-1=511,即設(shè)置為最低內(nèi)部優(yōu)先級。消息發(fā)送成功結(jié)束。

5 仿真實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析

研究基于動態(tài)優(yōu)先級算法改進(jìn)CAN協(xié)議的效果,可以通過搭建仿真平臺和建立分析模型2種方案,但是鑒于建立分析模型較繁瑣,本文采用搭建仿真平臺的方案進(jìn)行分析研究。仿真中不考慮發(fā)送出現(xiàn)錯(cuò)誤的信息,因?yàn)閰f(xié)議的安全性不是本文討論的重點(diǎn),即仿真假設(shè)消息一旦發(fā)送,不會出現(xiàn)任何錯(cuò)誤。

5.1 實(shí)驗(yàn)平臺的搭建

為了驗(yàn)證改進(jìn)后的CAN網(wǎng)絡(luò)在區(qū)域計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)中的延時(shí)特性,本文設(shè)計(jì)了如圖5所示的實(shí)驗(yàn)平臺,分析網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性。仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)10個(gè)節(jié)點(diǎn),采用環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),每個(gè)節(jié)點(diǎn)由AT89S52單片機(jī)、SJA1000、6N137和TJA1050組成。

圖5 實(shí)驗(yàn)平臺結(jié)構(gòu)

5.2 仿真軟件設(shè)計(jì)

基于動態(tài)優(yōu)先級算法的改進(jìn)CAN協(xié)議主要針對類型優(yōu)先級相同的消息,因?yàn)轭愋蛢?yōu)先級不同的消息其實(shí)時(shí)性要求必然不同,如故障信息的優(yōu)先級肯定高于周期性檢測信息,因此也沒必要動態(tài)分配其優(yōu)先級。同一類信息的初始優(yōu)先級各不相同,不發(fā)生沖突時(shí),各節(jié)點(diǎn)按初始優(yōu)先級發(fā)送數(shù)據(jù)。當(dāng)節(jié)點(diǎn)在發(fā)送過程中檢測到?jīng)_突,則按照動態(tài)優(yōu)先級仲裁規(guī)則判定當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先級,高優(yōu)先級節(jié)點(diǎn)信息發(fā)送成功,優(yōu)先級設(shè)定為最大值,低優(yōu)先級節(jié)點(diǎn)仲裁失敗,沖突次數(shù)加1,節(jié)點(diǎn)優(yōu)先級晉升,等待總線空閑后重新發(fā)送。最后需要注意的是,低優(yōu)先級節(jié)點(diǎn)優(yōu)先級晉升發(fā)送成功后,其優(yōu)先級必須降低為初始優(yōu)先級,以保證網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行。算法程序流程如圖6所示。

圖6 算法程序流程

5.3 仿真結(jié)果分析

在仿真實(shí)驗(yàn)中,CAN總線模型采用10個(gè)節(jié)點(diǎn)互連的環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),其中節(jié)點(diǎn)1～節(jié)點(diǎn)3發(fā)送硬實(shí)時(shí)性信息,節(jié)點(diǎn)4～節(jié)點(diǎn)7發(fā)送軟實(shí)時(shí)性信息,節(jié)點(diǎn)8～節(jié)點(diǎn)10為非實(shí)時(shí)性信息?？偩€采用500 Kb/s的數(shù)據(jù)傳輸速率,數(shù)據(jù)幀長度為100 bit,數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)間間隔服從均值為λ的泊松分布,本文取站點(diǎn)i在60 ms內(nèi)的最大消息傳輸時(shí)延為性能分析指標(biāo)。通過向每個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送消息,在改變網(wǎng)絡(luò)負(fù)載率的情況下,分別在標(biāo)準(zhǔn)CAN和動態(tài)優(yōu)先級算法改進(jìn)CAN下進(jìn)行實(shí)驗(yàn),不同負(fù)載下消息最大時(shí)延仿真結(jié)果如圖7所示。

圖7 不同負(fù)載下消息最大時(shí)延

從圖7可以看出,當(dāng)負(fù)載在10%～80%之間時(shí),標(biāo)準(zhǔn)CAN總線和改進(jìn)CAN總線的最大時(shí)延相差不大,而當(dāng)負(fù)載大于80%時(shí),改進(jìn)CAN總線節(jié)點(diǎn)最大時(shí)延大大小于標(biāo)準(zhǔn)CAN總線節(jié)點(diǎn)最大時(shí)延。當(dāng)負(fù)載過大時(shí),標(biāo)準(zhǔn)CAN總線甚至不能傳輸消息?？梢?改進(jìn)CAN協(xié)議通過改善仲裁方法,使得優(yōu)先級不同的節(jié)點(diǎn)排隊(duì)時(shí)延基本相等,總線帶寬均勻分配,

改善了消息傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性。

不同類型的節(jié)點(diǎn)在過載情況下,標(biāo)準(zhǔn)CAN和改進(jìn)CAN的平均時(shí)延如表2所示。當(dāng)負(fù)載為120%時(shí),標(biāo)準(zhǔn)CAN總線節(jié)點(diǎn)9的平均時(shí)延激增,節(jié)點(diǎn)10信息發(fā)送失敗,不同類型節(jié)點(diǎn)的平均時(shí)延相差較大,改進(jìn)CAN總線不同類型節(jié)點(diǎn)的平均時(shí)延相差較小。

表2 過載下標(biāo)準(zhǔn)CAN和改進(jìn)CAN的平均時(shí)延ms

綜上所述,相比于標(biāo)準(zhǔn)CAN總線協(xié)議,改進(jìn)的CAN總線協(xié)議不僅降低了節(jié)點(diǎn)的最大時(shí)延,而且保證了硬實(shí)時(shí)性信息和軟實(shí)時(shí)性信息的平均時(shí)延相差不大,即不同類型節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)性得到了保證。由此可說明基于動態(tài)優(yōu)先級算法的的CAN總線協(xié)議消息傳輸能力更優(yōu)。

6 結(jié)束語

基于區(qū)域計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng),本文對站間安全通信網(wǎng)絡(luò)的安全協(xié)議的仲裁方法進(jìn)行改進(jìn),并在CAN2.0B擴(kuò)展格式的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)其幀格式。分析影響CAN總線通信系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的主要因素是與仲裁方法有關(guān)的排隊(duì)延時(shí)以及負(fù)載率。采用動態(tài)優(yōu)先級算法改進(jìn)了該總線通信系統(tǒng)的排隊(duì)延時(shí),仿真結(jié)果表明,負(fù)載在80%以下時(shí),標(biāo)準(zhǔn)CAN總線和改進(jìn)的CAN總線的節(jié)點(diǎn)最大時(shí)延相差不大;當(dāng)負(fù)載大于80%時(shí),改進(jìn)CAN總線節(jié)點(diǎn)的最大時(shí)延大大小于標(biāo)準(zhǔn)CAN總線節(jié)點(diǎn)最大傳輸時(shí)延;當(dāng)負(fù)載達(dá)120%時(shí),標(biāo)準(zhǔn)CAN總線甚至不能傳輸消息,實(shí)際測得改進(jìn)CAN總線的最大時(shí)延時(shí)間是3.492 ms,該時(shí)間延遲遠(yuǎn)小于計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖中最低250 ms的數(shù)據(jù)發(fā)送周期［17］,能夠滿足系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求。因此,動態(tài)優(yōu)先級算法可以改進(jìn)區(qū)域計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)安全通信網(wǎng)的實(shí)時(shí)性,同時(shí),在實(shí)際應(yīng)用中,還可以通過采用塊幀、提高總線位速率等方法,對傳輸時(shí)延進(jìn)行改進(jìn),進(jìn)一步減小總線延遲時(shí)間。

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編輯 顧逸斐

Improvement and Simulation Analysis of CAN Real-time Performance for Regional Computer Interlocking

WANG Ruifeng1,LIU Tao1,SUN Ping2,HAO Tiejun3
(1.School of Automation and Electrical Engineering,Lanzhou Jiaotong University,Lanzhou 730070,China;
2.Liaoxi Project Construction Headquarter,Shenyang Railway Bureau,Jinzhou 121000,China;
3.Changchun Services Section,Shenyang Railway Bureau,Changchun 130000,China)

Regional computer interlocking system is implemented with the method of dispatching supervision and centralized interlocking.The extension of physical media is used for regional control of its security communication network.The real-time requirement of security protocol is gradually increasing with the large number of adjacent sites incorporated into the system.This paper analyzes the transmission delay of Controller Area Network(CAN)bus(used for existing regional computer interlocking system communication network)between stations,and proposes a dynamic priority algorithm to improve the real-time performance.The simulation result shows that the improved CAN bus protocol can reduce the maximum delay between nodes by changing the load.In addition,it can ensure the real-time performance of different types of nodes,and can meet the requirement of regional computer interlocking system for network communication.

regional computer interlocking;security communication network;Controller Area Network(CAN)bus; real-time;dynamic priority algorithm;delay

王瑞峰,劉 濤,孫 平,等.區(qū)域計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖CAN實(shí)時(shí)性改進(jìn)及仿真分析［J］.計(jì)算機(jī)工程,2015, 41(3):298-302.

英文引用格式:Wang Ruifeng,Liu Tao,Sun Ping,et al.Improvement and Simulation Analysis of CAN Real-time Performance for Regional Computer Interlocking［J］.Computer Engineering,2015,41(3):298-302.

1000-3428(2015)03-0298-05

:A

:TP393.04

10.3969/j.issn.1000-3428.2015.03.056

甘肅省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(1310RJZA046)。

王瑞峰(1966-),女,教授,主研方向:計(jì)算機(jī)測控技術(shù),儀器儀表技術(shù);劉 濤,碩士;孫 平、郝鐵軍,工程師。

2014-03-20

:2014-05-20E-mail:522481099@qq.com