专利名称：车载can总线实时性能仿真系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及车载CAN总线实时性能仿真系统。
背景技术：
CAN总线是实现现代汽车内部各电子装置之间信息交换的一种串行通信方式，其方法是，利用一对金属双绞线分别连接各个电子装置中CAN通信接口集成电路的输出信号CANH和CANL信号输出端，构成数据通信网络，完成汽车内部电子装置之间的信息交换。
汽车内部各电子装置之间的数据交换对实时性要求较高，随着汽车内部电子装置的增加，电子装置之间的数据交换越来越频繁，在CAN总线中传输的数据量将越来越大。在同一通信速率下，在CAN总线中单位时间里所传输的信息量是固定的，因此随着在CAN总线中信息传输量的增加，其被传输信息的实时性将有所降低；为了保证信息的实时性，必然降低CAN总线中传输的信息量。在同一通信速率下，在保证信息实时性的情况下，知道CAN总线的最大信息传输量，将是在开发汽车网络中之初的一项主要工作。
现有CAN总线仿真系统是在计算机上采用软件的方式来仿真整个CAN总线系统。在车载CAN总线系统中，采用的是多主模式，CAN总线系统中的各个电子控制器是按照自己的时间规律向CAN总线上发送信息，而消息是否能即时在CAN总线系统中传输，则根据消息的优先级，由CAN总线的仲裁机制来决定，CAN总线的仲载是由CAN总线物理层上的电平通过逻辑来实现的，优先级高的消息先在CAN总线系统中传输，优先级低的消息在优先级高的消息传输完成以后，再向CAN总线系统中发送。在CAN总线系统中，虽然系统中的电子控制单元自身是按照一定时间规律向CAN总线上发送消息，但对于整个CAN总线系统来说，由于没有统一同步时间，系统中各个电子控制装置在向总线上发送消息时，由于各个电子控制装置内部任务协调，和CAN总线消息仲裁的影响，在整个CAN总线系统内部，其消息的传送是处于无序状态的。在同一台计算机上采用软件来仿真整个CAN总线系统中的全部电子控制装置，其消息随机性和利用特定物理层实现的仲裁机制是不可能用软件进行真实仿真，因此采用计算机软件仿真整个CAN总线系统的实时性，其不足之处是十分明显的。

发明内容
本发明目的是提供车载CAN总线实时性能仿真系统，利用多个具有CAN总线装置的实时仿真电子装置，实施车载CAN总线系统实时性能仿真。
本发明的技术方案是采用多个具有CAN总线装置的实时仿真电子装置，来仿真实的车载CAN总线系统，本发明由N个实时仿真电子装置I构成的CAN总线II和CAN分析仪III组成。通过双绞线将N个实时仿真电子装置I连接在一起构成CAN总线II；CAN总线分析仪III连接到CAN总线II上，利用CAN总线分析仪III测试CAN总线II上传输的各消息的实时性。其实时仿真电子装置的数量与被仿真车载CAN总线系统电子控制器的数量一致。在系统正常工作的情况下，网络中的各个具有CAN总线装置的实时仿真电子装置，按照各自仿真的真实装置定时向CAN总线上发送消息；由于网络中各个实时仿真电子装置之间没有时间同步，各个实时仿真电子装置接照自己的时间节拍向CAN总线发送消息，必然存在多个仿真电子装置在同一时间向同一CAN总线发送消息的情况，出现总线冲突。CAN总线为了解决总线冲突，利用消息的优先级编码，采用线与逻辑运算实现消息的无损仲载，在仲裁过程中，优先级高的消息先发送，优先级低的消息在优先级高的消息发送完成以后再发送。CAN总线采用这种无损仲裁的方式虽然有效地解决了总线冲突问题，但它却使发送的消息出现了延时；CAN总线上的传输的消息越多，CAN总线的负载率也就越高，其消息的延时就越严重。本发明采用具有真实CAN总线的实时仿真电子装置，有效地仿真CAN总线的消息发送过程，真实地反映出CAN总线消息传输的实时性。
实时仿真电子装置包括由数字信号处理器、CAN驱动器、晶体振荡器以及电容、电阻构成的+3.3V电源去耦电路、+5V电源去耦电路。和现有CAN总线仿真系统相比，本发明解决了现有CAN总线仿真系统不能真实仿真CAN总线的仲裁机制方面的技术问题。
本发明的有益效果是实现了真实仿真车载CAN总线系统的实时性。


图1是本发明具体实施方式
的结构方框图。
图2是实时仿真电子装置的电路原理图。
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施方式
详细说明本发明。
图1是本发明“车载CAN总线实时性能仿真系统”具体实施方式
的结构方框图，它由N个实时仿真电子装置I构成的CAN总线II和CAN分析仪III组成。通过双绞线将N个实时仿真电子装置I连接在一起构成CAN总线II；CAN总线分析仪III连接到CAN总线II上，利用CAN总线分析仪III测试CAN总线II上传输的各消息的实时性。图1I中的实时仿真电子装置详细说明如图2所示。
图2是本发明“车载CAN总线实时性能仿真系统”的实时仿真电子装置详细原理图，它由数字信号处理器21、CAN驱动器22、晶体振荡器23、电容C21、电容C22、电容C23、电容C24、电阻R21、电阻R22组成。电容C21和电容C22、电容C24一端接+3.3V电源，另一端接电源地，构成+3.3V电源去耦电路；电容C23一端接+5V电源，另一端接电源地，构成+5V电源去耦电路。电容C21、C23、C24可选择容量为0.01uF至0.1uF的陶瓷电容，电容C22可选择容量为4.7uF至10uF的陶瓷电容。数字信号处理器21是摩托罗拉公司生产的数字信号处理器MC56F8346，MC56F8346具有一个通道的CAN控制器、128K FLASHROM作为程序存贮器，8K RAM作为数据存贮器，数字信号处理器21的管脚1、16、31、38、66、84、119、80接+3.3V电源，管脚69、27、63、37、144接电源地；CAN驱动器22是飞利浦公司生产的CAN总线驱动器，管脚3接+5V电源，管脚2接电源地；晶体振荡器23是工作电源为3.3V，产生8MHz方波信号的晶体振荡器，管脚1、4接+3.3V电源，管脚2接电源地；电阻R21的一端接CAN驱动器22的管脚1、另一端接+5V电源；电阻R22的一端接CAN驱动器22的管脚8、另一端接+5V电源地；数字信号处理器21的管脚126与CAN驱动器22的管脚1相连；数字信号处理器21的管脚127与CAN驱动器22的管脚4相连；。
该车载CAN总线实时性能仿真系统的工作过程是在不同的实时仿真电子装置中写入需要向CAN总线发送消息的程序，这些实时仿真电子装置中运行发送消息的程序应包括发送消息的数量、各消息标识符、消息的数据和消息的发送周期，由于每个实时仿真电子装置所仿真的电子装置不同，其运行的程序也是各不相同的。当各个实时仿真电子装置中的程序写入完备后，按照图1的结构连接好，然后接通图1中各个部分的电源，整个仿真系统开始工作。在仿真系统开始工作后，各个实时仿真电子装置按照其内部写入程序的要求向CAN总线发送消息，此时因为各个实时仿真电子装置是相互独立的，其发送的消息必然发生冲突。由于各个实时仿真电子装置使用的是真实CAN控制器和CAN驱动器，消息的发送和接收是由真实的CAN控制器和CAN驱动器完成，消息的冲突处理也是由真实的CAN控制器和CAN驱动器按照CAN总线的仲载机制完成，所以这个系统能真实地再现CAN总线消息的发送过程。在CAN总线分析仪的配合下就可测出总线上每条消息的实时性。
本发明不但适用汽车行业，而且还适用于采用CAN通信的工业控制及其它领域。
权利要求
1.一种车载CAN总线实时性能仿真系统，其特征是它由N个实时仿真电子装置[I]构成的CAN总线[II]和CAN分析仪[III]组成；通过双绞线将N个实时仿真电子装置[I]连接在一起构成CAN总线[II]；CAN总线分析仪[III]连接到CAN总线[II]上，利用CAN总线分析仪[III]测试CAN总线[II]上传输的各消息的实时性；其实时仿真电子装置的数量与被仿真车载CAN总线系统电子控制器的数量一致。
2.按照权利要求1所述的车载CAN总线实时性能仿真系统，其特征是所述的实时仿真电子装置[I]由数字信号处理器[21]、CAN驱动器[22]、晶体振荡器[23]、电容[C21]、电容[C22]、电容[C23]、电容[C24]、电阻[R21]、电阻[R22]组成。电容[C21]和电容[C22]、电容[C24]一端接+3.3V电源，另一端接电源地，构成+3.3V电源去耦电路；电容[C23]一端接+5V电源，另一端接电源地，构成+5V电源去耦电路；电容[C21]、[C23]、[C24]可选择容量为0.01uF至0.1uF的陶瓷电容，电容[C22]可选择容量为4.7uF至10uF的陶瓷电容；数字信号处理器[21]是摩托罗拉公司生产的数字信号处理器MC56F8346，MC56F8346具有一个通道的CAN控制器、128K FLASHROM作为程序存贮器，8K RAM作为数据存贮器，数字信号处理器[21]的管脚[1]、[16]、[31]、[38]、[66]、[84]、[119]、[80]接+3.3V电源，管脚[69]、[27]、[63]、[37]、[144]接电源地；CAN驱动器[22]是飞利浦公司生产的CAN总线驱动器，管脚[3]接+5V电源，管脚[2]接电源地；晶体振荡器[23]是工作电源为3.3V，产生8MHz方波信号的晶体振荡器，管脚[1]、[4]接+3.3V电源，管脚[2]接电源地；电阻[R21]的一端接CAN驱动器[22]的管脚[1]、另一端接+5V电源；电阻[R22]的一端接CAN驱动器[22]的管脚[8]、另一端接+5V电源地；数字信号处理器[21]的管脚[126]与CAN驱动器[22]的管脚[1]相连；数字信号处理器[21]的管脚[127]与CAN驱动器[22]的管脚4相连。
全文摘要
一种车载CAN总线实时性能仿真系统，其特征是它由N个实时仿真电子装置[I]构成的CAN总线[II]和CAN分析仪[III]组成；通过双绞线将N个实时仿真电子装置[I]连接在一起构成CAN总线[II]；CAN总线分析仪[III]连接到CAN总线[II]上，利用CAN总线分析仪[III]测试CAN总线[II]上传输的各消息的实时性；其实时仿真电子装置的数量与被仿真车载CAN总线系统电子控制器的数量一致。实时仿真电子装置[I]包括由数字信号处理器[21]、CAN驱动器[22]、晶体振荡器[23]以及电容、电阻构成的+3.3V电源去耦电路、+5V电源去耦电路。本发明可有效地仿真CAN总线的消息发送过程，真实地反映出CAN总线消息传输的实时性。
文档编号G01M17/00GK1773999SQ20041000978
公开日2006年5月17日 申请日期2004年11月12日 优先权日2004年11月12日
发明者王丽芳, 唐晓泉, 周超, 王欢 申请人:中国科学院电工研究所