TTCAN协议调度算法的研究与仿真

摘要

TTCAN协议在CAN协议基础之上将事件触发机制与实时性更高的时间触发机制相结合，提高了网络实时性，满足对安全性要求苛刻的实时系统以及总线日益增长的信息负载的需求。CAN总线技术的研究为TTCAN协议总线技术研究奠定了很好的软硬件基础。 文章介绍了TTCAN协议较CAN协议的改进、协议的基本要素及调度算法的研究现状。针对TTCAN协议调度算法研究不足的现状，以汽车控制系统为应用实例，首先结合遗传算法和一维装箱算法对TTCAN协议的静态调度表进行了研究和改进。其次为了克服静态调度算法在实际应用中灵活性差的问题，通过在线生成矩阵周期的方法实现了TTCAN协议的动态调度算法。最后利用Matlab中的Stateflow工具对该算法进行仿真研究，并按照ISO11898-4标准的要求，利用现有的硬件资源，搭建TTCAN网络通信的硬件平台。 仿真结果较好的验证了TTCAN协议在通信实时性和带宽利用率方面的优势，并且有效的提高了在实际应用中的灵活性。仿真模型的成功建立为TTCAN协议应用在通信可靠性要求较高的硬实时通讯环境中提供了重要的参考价值。

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第一章绪论

1.1 TTCAN协议的产生背景

1.2 TTCAN协议的国内外研究概况

1.2.1TTCAN协议的优势

1.2.2 TTCAN协议的研究现状

1.3课题的研究内容和意义

第二章TTCAN协议的关键技术

2.1 CAN协议

2.1.1 CAN总线特点

2.1.2 CAN总线拓扑结构

2.1.3 CAN总线分层结构

2.1.4 CAN协议的报文格式及报文传输

2.1.5 CAN总线的位编码/解码

2.1.6 CAN总线的位仲裁机构

2.2 TTCAN协议

2.2.1 TTCAN协议的时间触发机制

2.2.2 TTCAN的时间基准

2.2.3 TTCAN协议的错误监督机制

2.2.4 TTCAN协议的主节点

第三章TTCAN协议调度算法的研究

3.1 TTCAN协议矩阵周期的关键技术

3.1.1 TTCAN协议的矩阵周期

3.1.2设计矩阵周期的依据

3.1.3矩阵周期的基本周期

3.1.4矩阵周期的时间标记

3.1.5矩阵周期的参考消息

3.1.5时钟同步

3.1.6时钟漂移的控制

3.2 TTCAN协议静态调度算法

3.2.1静态调度

3.2.2离线生成调度表

3.2.3静态调度算法的优化

3.3TTCAN协议的动态调度算法

3.3.1动态调度

3.3.2动态生成调度表

3.3.3软件实现动态生成调度表

第四章TTCAN协议调度算法仿真研究

4.1仿真参数的确定

4.1.1仿真数据的选择

4.1.2时钟同步级别选择

4.2 TTCAN协议静态调度算法仿真平台的设计

4.2.1 TTCAN协议静态调度表设计

4.2.2静态调度算法的Simulink实现

4.2.3仿真结果实时性及带宽利用率分析

4.3 TTCAN动态调度算法的仿真

4.3.1参数变化时调度表动态调整

4.3.2动态调度仿真结果分析

第五章TTCAN协议网络通信设计

5.1 TTCAN协议网络主节点的设计

5.1.1主节点的硬件设计

5.1.2主节点的软件设计

5.2 TTCAN协议网络子节点的设计

5.2.1子节点硬件设计

5.2.2子节点的软件设计

第六章结论及展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

致谢

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