[发明专利]融合数据缩减与动态优先权队列的CAN调度方法

说明书

本发明公开了融合数据缩减与动态优先权队列的CAN调度方法，通过对CAN总线协议进行合理地设计，首先通过肯达尔排队理论建立CAN总线消息响应时间与负载的数学模型，得到CAN总线在不同负载下的理论延时；然后针对CAN总线信息重复率高的特点对实时信息进行数据缩减调度，降低CAN总线上的负载，从而提升CAN总线实时性能，并应用分布式队列动态优先级调度算法对CAN总线实时消息进行合理的调度，通过小幅度牺牲高优先级消息实时性能，从而大幅度提高低优先级消息实时性能，从而降低CAN总线消息的平均延迟时间。本发明改善CAN总线系统随着总线长度增加造成的负载能力降低，高负载下实时性能较差等问题。

技术领域

本发明涉及工业网络控制技术领域，尤其涉及一种融合数据缩减与动态优先权队列的CAN调度方法。

背景技术

CAN总线中传输的消息根据时间约束要求主要分为强实时消息、弱实时消息和非实时消息。强实时消息主要是指突发性消息，该类消息必须在截止期内传输完毕，为了避免出现CAN总线堵塞和饱和现象，在有限的带宽情况下，需要采取相应的总线消息调度策略，用以合理分配带宽资源，提高CAN消息数据的利用率，提高系统公平性，达到均衡总线负载、降低系统整体延时的目的。为此，需要设计一种CAN总线的消息传输调度方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的实施例提供了一种提高现有CAN总线实时性能的同时也增强其负载能力的融合数据缩减与动态优先权队列的CAN调度方法。

本发明的实施例提供融合数据缩减与动态优先权队列的CAN调度方法，通过对CAN总线协议进行合理地设计，首先通过肯达尔排队理论建立CAN总线消息响应时间与负载的数学模型，得到CAN总线在不同负载下的理论延时；然后针对CAN总线信息重复率高的特点对实时信息进行数据缩减调度，降低CAN总线上的负载，从而提升CAN总线实时性能，并应用分布式队列动态优先级调度算法对CAN总线实时消息进行合理的调度，通过小幅度牺牲高优先级消息实时性能，从而大幅度提高低优先级消息实时性能，从而降低CAN总线消息的平均延迟时间。

进一步，所述数据缩减调度具体包括以下步骤：

(1-1)在CAN标识符中取2位，分别用于设置为变化标识位和缩减标识位，变化标识位用以表示数据是否发生变化，缩减标识位用来显示数据重复字节情况；

(1-2)根据数据重复情况的不同，通过置位不同的变化标识位和缩减标识位来改变消息优先级；

(1-3)对于进行了数据缩减的消息，即变化标识位和缩减标识位均不为0时，需要对其进行重新编码并产生一个新的字节称之为DRC字节，通过将DRC字节中的第i位进行置0来表示当前数据的第i个字节与备份数据的第i个字节重复，该字节不需发送，故将其缩减；反之，通过将DRC位置1，来表示当前该字节没有重复，并将其按照原有字节先后顺序排列在DRC字节后；

(1-4)数据经过缩减传输之后，接收节点要对接收信息进行解码重构。

进一步，所述步骤(1-2)中，消息中数据若重复字节数小于等于1字节，则将变化标识位和缩减标识位均置0，其优先级最高；超过1字节数据重复时，则将变化标识位置0，缩减标识位置1，其优先级次之；若数据完全重复，则将变化标识位和缩减标识位均置1，其优先级最低。

进一步，所述步骤(1-4)中，当接收到新消息，接收节点首先判断该数据的变化标识位和缩减标识位，若发现变化标识位置1，则直接调用备份数据；如果变化标识位为0，缩减标识位为1，则接收节点就对该数据进行解码，用DRC段来判断数据的重复情况并调用对应字节的数据，并接收后续第二字节开始的非重复数据，接收节点由此可以复原该消息的全部数据内容。

进一步，所述分布式队列动态优先级调度算法具体包括以下步骤：