多功能车辆总线事件仲裁实时调度算法

针对列车通信采用多功能车辆总线(multifunction vehicle bus,MVB)网络传输数据的实时性要求,提出一种动态优先级时间片轮询算法.该算法根据非周期数据的优先级进行仲裁调度,通过优化算法复杂度、减小数据等待延时和阻塞延时,解决了MVB网络实时性的问题.并对MVB总线非周期数据的实时性、公平性等进行仿真分析,结果表明,该算法能提高MVB总线非周期数据传输的实时性与公平性,可满足列车通信网络标准ICE61375-1对实时性的要求.     

飞行器控制系统双CAN网络混合调度策略设计

由于飞行器控制系统中需要共享的数据量急剧增加且系统控制周期越来越快,导致数据传输总线的网络负载率越来越高,系统的实时性和可靠性受到影响而变差.为此,综合总线任务调度算法、冗余设计方法和网络管理策略,提出一种多功能双CAN网络混合调度策略.实验结果表明:该策略不但可以实现数据传输通道的冗余备份功能,提高了系统的可靠性,而且还保证了关键指令信息传输的实时性和非实时状态信息传输的公平性.     

基于Pareto蚁群算法的MVB周期轮询表优化设计

合理的多功能车辆总线(MVB)周期轮询表有助于均衡网络负荷、提高网络处理偶发信息的能力、保证实时通信的可靠性.为此提出一种有效的轮询表设计方法.将MVB周期轮询表的设计抽象成离散优化问题,根据IEC 61375-1国际标准和可调度性要求建立约束条件,将均匀度和相邻基本周期时间差作为优化目标,利用Pareto蚁群(Pareto ant colony,P-AC)算法求解.每个优化目标对应自己的信息素,信息素采用蚁群系统的规则更新,总信息素由两者加权得到,非劣解基于拥挤距离方法维护.与已有的优化算法相比,Pareto蚁群算法优化得到的轮询表均匀度更好,能够更有效地均衡网络负荷.     

一种CANbus动态优先级策略的研究与仿真

在通信确定性要求相对较高的系统中,若采用静态优先级调度策略,优先级低的节点可能长时间竞争不到总线,从而导致信息得不到发送.为了克服静态优先级的这种缺陷,可以提出一种新的动态优先级调度策略:以固定的周期遍历每个节点,并根据每个节点获得总线仲裁的频率来动态调整优先级.与此同时,每个节点调度的预值区间和阀值可根据需要灵活设定.通过Matlab对原始CANbus的静态优先级调度策略和本动态调度策略进行仿真对比研究,本策略的可行性即可获得验证.通信的确定性亦可得到保证.     

基于极大代数的MVB网络过程数据通信建模与分析

采用离散事件动态系统中常用的极大代数方法考虑多功能车辆总线（MVB）网络过程数据的动态行为. 先基于过程数据在MVB上通信的过程构建一个数学模型, 再通过数学计算和仿真实验分析和验证在引入周期输入控制的条件下, MVB网络过程数据通信的无阻塞条件, 解决了过程数据在通信中可能出现的阻塞问题. 实验结果表明, 过程数据传输系统是否阻塞由过程数据时间矩阵值及总线管理器在通信存储器上读取主帧的时间间隔决定, 后者的值大于等于前者的最大值, 且整个网络会进入周期为1的周期稳态, 有效提高了多功能车辆总线网络过程数据通信的可靠性.     

基于改进差分进化算法的MVB周期调度表优化设计

多功能车辆总线(MVB)周期调度表的优化设计对提高列车通信网络实时通信的可靠性和均衡网络负荷具有重要作用.考虑到已有的多功能车辆总线周期调度表优化方案存在的不足,提出了一种基于改进的差分进化算法的优化设计方法.首先建立调度问题的数学模型,根据IEC61375-1国际标准和可调度性要求建立了优化目标和约束条件;然后根据周期调度表的生成特点对原差分进化算法的变异和选择阶段进行了改进,提出了适用于MVB周期调度的优化方法;最后通过仿真实验与现有优化算法进行比较,验证了本文所提的改进的差分进化算法对周期调度表的构建具有更佳的优化效果.     

基于遗传算法的MVB周期调度表优化

提出一种基于遗传算法的多功能车辆总线（MVB）周期信息实时调度算法. 先根据IEC61375 1国际标准确定约束条件和优化目标, 再以MVB周期信息群体为操作对象, 通过调整调度表的宽度和梯度等参数, 获得优化调度表, 以解决现有调度算法在数据传输能力和总线利用 率方面存在的不足. 仿真实验表明, 该算法相比其他算法对周期调度表的构建具有更佳的优化效果, 并提高了总线利用率.     

用于EPA网络的实时调度方案

总结了现有网络控制系统(NCS)出现的问题和可行的解决方案.针对基于以太网传输的现场总线控制系统具有网络诱导时延,缺乏确定性和实时性的问题,提出了一种适用于EPA工业现场网络的精确实时调度设计方案.该方案通过时钟同步、时分多址调度增强系统通信的确定性,以并行处理报文信息的形式最大限度利用系统资源,达到更高的调度精度,并可以同时处理周期性出现和带有优先级的非周期出现的数据报文.基于FPGA的实验平台测试证明了此方案的有效性.     

纯电动汽车CAN网络通信实时性的研究

随着汽车电子的发展,各部件之间通信量的增大,对汽车现场总线的实时性和可靠性方面提出了更高的要求,CAN总线最初的优势已不能满足现状。随着网络总线负载的增加,CAN协议静态优先级分配策略和仲裁机制会导致网络节点传输延迟增大,系统实时性下降。笔者通过对影响网络实时性能的主要因素和CAN 网络可调度条件的分析,提出了一种两级公平仲裁协议以提高CAN总线的实时性。     

容错模式下TTCAN系统矩阵的实时调度

TTCAN协议是一种CAN总线高层协议,在现行CAN协议的基础上引入了时间触发机制.由于消息组中的消息具有多样性,各个消息的周期可能相差很大.针对这一问题,采用最大公约数(GCD)方法来加以解决;利用遗传算法对调度表进行优化,提高了网络利用率,并且提高了事件触发任务的实时性能.对调度表的容错性能进行了分析,并提出了基于后面优先原则的仲裁窗方法.实验结果表明,该算法优化系统网络调度,保证了传输的实时性.     

基于提前仲裁和请求等待优先的仲裁策略

针对多端口SoC系统仲裁调度中性能与代价之间的矛盾问题,提出了一种将提前仲裁机制和请求等待机制扩展到固定优先级仲裁算法之上的仲裁策略.提前仲裁机制利用数据传输时间段来裁决新的总线访问请求;请求等待机制对发出总线访问请求但未获访问允许的主设备端口设定请求等待时间,当等待时间到达时,端口将获得对总线的优先访问权.理论分析和实例测试表明,该策略可使总线利用率提高10％左右,它不仅能够兼顾各个主设备端口间的优先性和公平性,而且能够以较低的实现代价获取较高的系统性能.     

基于时限单调算法的混合任务实时调度算法的研究与设计

周期任务与非周期任务的混合调度是实时调度研究的一个重要方向。针对现代嵌入式实时系统的任务特性,和经典实时调度算法只调度周期任务的特点,提出一种新的静态优先级调度算法——混合任务时限单调算法(Periodic and Aperiodic Deadline Monotonic,PADM)。该方法结合时限单调(DM)算法和先来先服务(FCFS)算法,将非周期任务量化为周期任务,且非周期任务在其裕度为零时优先级最高。通过理论分析和具体实验比较,在任务集轻载情况下,PADM算法尽可能地保证周期任务的完成率和非周期任务的时限,同时所带来的额外开销小,计算复杂度低,实现方便,是一种有效的混合任务调度算法。     

基于ARM7 的汽车CAN 总线冗余网关设计

针对目前汽车内部连接ECU（Electronic Control Unit）的单线结构CAN(Controller Area Networks)总线网关, 一旦CAN总线线束损坏, 无法保证汽车各ECU之间稳定通信的问题, 提出了一种基于ARM7的冗余网关设计方案。该方案以ARM7处理器为中控网关控制器, 利用总线冗余的设计思想, 为主CAN总线备用辅助的CAN总线, 采用支持多任务实时调度的μC/OSⅡ作为实时操作系统, 在ADS（ARM -Developer- Suite）上软件编程完成各节点与网关之间的数据通信、 网关对数据中继转发、 总线故障切换。实验室组网测试表明, 该网关不但能与普通节点之间进行数据通信, 而且具有高低CAN总线节点之间的数据通信的中继转发功能, 在主CAN总线出现故障时及时切换到辅助CAN总线, 使整个车载CAN网络稳定可靠运行。     

软件定义网络中基于优先级的在线流调度策略

为了保证服务质量(quality of service, QoS),进入网络中的数据流可被赋予不同的优先级。在未来到达流请求信息未到达的情况下,进行在线优先级流调度,以最大化网络吞吐量是一项挑战。基于网络带宽资源、请求流的优先级和带宽需求的约束研究了软件定义网络(software defined networking, SDN)中的在线流请求调度策略。首先,提出了流路由成本和利润的概念,并创新性地设计了一个考虑边际成本的模型来描述链路资源和路由路径的使用成本。然后,将优先级流请求调度问题刻画为混合整数线性规划模型(mixed integer linear programming, MILP),提出在线优先级流调度算法(online priority traffic scheduling algorithm, OPTSA)来求解,最后分析了OPTSA的竞争比。仿真结果显示,与基准算法相比,所提出的算法可以确保网络负载均衡,同时有效提高网络的累积带宽和吞吐量。     

基子物联网的智能交通系统研究

智能交通是物联网的一个重要领域。提出了一整套全新的基于ZigBee的智能公交系统,包括采用ZigBee技术与Intemet相结合的智能公交通信网络的设计,电子站牌以及车载终端的设计,实现对车辆的智能调度、实时监控,提供自动报站、正点考核、车路信息查询等一系列功能。