车载网关设计方法及其网络管理技术研究

摘要

随着车载电控单元的日益增多，单一网络结构难以满足车辆功能和性能要求，故整车网络按照功能被划分为若干子网络，子网络之间通过网关进行互联，形成高性能的车载网络系统。车载网关作为整车网络信息交互的中心，对整体网络性能有着重要影响，是车载网络技术研究的重要内容。
　　本文针对实际工程的需求，对车载网关设计方法及其网络管理技术进行深入研究。基于车载网关的基本结构提出了网关功能，包括信息路由功能和网络管理功能。针对网关需要实现的功能及性能要求，首先对车载网关的硬件结构和软件结构进行了总体设计，然后对车载网关路由设计技术和网络管理技术分别进行了研究，最后构建了网关测试系统对实现的车载网关进行了实验验证。
　　针对车载网关路由设计技术，首先讨论了网关路由表自动生成方法，基于数据库编程技术设计并实现了网关路由表自动生成工具。为了保证车载网关路由的实时性，本文基于车载网关模型对网关的延时特性进行了分析，针对影响网关延时特性的因素，设计了基于就绪表查找最高优先级就绪任务的任务调度算法、分块二分ID查询算法和分段复制的信号路由算法，并采用SimEvents仿真技术设计了基于ID优先级的发送队列缓冲机制。最后，基于网关路由实时性设计结果，以OSEK/VDX操作系统为软件平台对网关的路由功能进行了设计及实现。
　　针对车载网关的网络管理技术，本文基于OSEK/VDX网络管理规范对直接网络管理技术进行了深入研究，对逻辑环管理算法和网络睡眠算法进行了设计和实现。同时，本文对间接网络管理技术也进行了研究和设计，以适应不同CAN子网对网络管理实时性和可靠性的不同要求。
　　为了对开发的车载网关进行实验验证，本文构建了车载网关测试系统，对实现的车载网关进行功能及性能测试。测试结果表明开发的车载网关能够实现报文转发及信号路由功能，并且网关路由延时符合实际系统需求；网关实现了符合OSEK/VDX网络管理规范的直接网络管理功能，包括逻辑环管理和网络睡眠唤醒管理；同时，网关实现了间接网络管理功能，可以通过对周期性报文的接收监控来检测节点的故障状态，保证了系统运行的可靠性。

目录

车载网关设计方法及其网络管理技术研究

RESEARCH ON DESIGN METHOD OF IN-VEHICLE GATEWAY AND NETWORK MANAGEMENT TECHNOLOGY

摘要

Abstract

第1章绪论

1.1课题背景

1.2国内外研究现状

1.3研究目的和意义

1.4本文研究内容与组织结构

第2章车载网关功能描述及结构设计

2.1引言

2.2车载网关功能描述

2.3车载网关硬件结构设计

2.4车载网关软件结构设计

2.5本章小结

第3章车载网关路由设计技术

3.1引言

3.2网关路由表自动生成技术

3.3网关路由的实时性分析及设计

3.4网关路由功能的设计

3.5本章小结

第4章车载网关的网络管理技术

4.1引言

4.2网络管理方法概述

4.3直接网络管理功能的设计及实现

4.4间接网络管理功能的设计及实现

4.5本章小结

第5章实验研究及性能分析

5.1引言

5.2网关实验测试系统

5.3网关路由功能测试及分析

5.4网络管理功能测试及分析

5.5本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

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致谢