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基于嵌入式系统的TTCAN网络的研究与实现
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摘要
TTCAN是基于时间触发机制的CAN高层协议。网络中的每个节点在一个总线周期内都至少拥有一个服务时隙,并在各自的时隙中处理总线事务,因此可以有效改善CAN的通讯实时性和确定性。
     论文介绍了TTCAN协议的通讯原理,主要包括TTCAN的同步机制、网络传输、系统矩阵以及实时性等方面的内容,并对TTCAN静态调度算法进行分析研究,提出了基于嵌入式系统的TTCAN网络实现方案。该方案采用TTCAN同步机制的Level 1级校准整个TTCAN网络的时间同步,实现了以调度主站和多个从站节点构成的TTCAN网络。系统以ARM-Linux嵌入式系统为核心,结合独立的CAN控制器芯片MCP2515,构建TTCAN的调度主站,采用MSP430设计从站节点,同时,结合TTCAN静态调度算法设计系统软件,实现了TTCAN协议的时间触发通讯功能,使整个系统成为具有时间触发功能的TTCAN通讯网络。
     最终的实验结果验证了系统硬件和软件调度算法的正确性,表明TTCAN时间触发通讯方式和系统矩阵的调度安排在一定程度上减少了总线上消息间的冲突,提高了网络实时性和总线带宽利用率,具有较好的应用价值。
TTCAN is a higher CAN protocol based on the time triggered mechanism. Each node of the network has a service time slot at least and deals with the affairs of the bus in its own time slots, so it could improve certainty and real-time performance of CAN.
     The principle of TTCAN protocol is introduced, involving synchronization mechanism, network transmitting, system matrix, real-time ability and so on. By researching TTCAN protocol and analyzing static scheduling algorithm, a design which is based on embedded system is proposed. This paper realized a TTCAN network which is composed of a master node and several slave nodes, using synchronization mechanism of TTCAN level 1 to synchronize the whole network. ARM processor S3C2410 and Stand-Alone CAN controller MCP2515 were adopted to complete the main function of master node while slave nodes were designed with MSP430. Meanwhile, combined with TTCAN static scheduling algorithm and designed the systems software, this paper realized the time triggered communication function of TTCAN protocol.
     Final results of communication test confirmed the correctness of system hardware and software for scheduling algorithm. The results indicate that the conflict among the messages on the bus is depressed while the real-time performance and bus utilization are both improved in the TTCAN network with time-triggered mechanism and the scheduling in the system matrix. Therefore the system is valuable for research and application of TTCAN protocol.
引文
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