车载FlexRay总线网络静态段信号设计方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种车载FlexRay总线网络静态段信号设计方法及装置，包括步骤：对网络静态段信号基本参数定义；对网络静态段信号封装；对网络静态段信号求解。该装置包括网络静态段信号基本参数定义单元；网络静态段信号封装单元；网络静态段信号求解单元。本发明专利技术的方法不仅减少了静态时隙的使用，执行效率效率更高，同时还提高了单个静态时隙的扩展性。此方法可用于支持AUTOSAR规范的汽车电子系统设计中，支持多周期的FlexRay网络参数配置。

Method and device for designing static section signal of vehicular FlexRay bus network

The invention discloses a device and a vehicle, FlexRay bus network static signal design method comprises the following steps: define the basic parameters of the static segment of the network signal network; static signal package; the network signal to solve the static segment. The device comprises a network static segment signal basic parameter definition unit, a network static section signal encapsulation unit and a network static section signal resolution unit. The method of the invention not only reduces the use of the static time slot, has higher efficiency and efficiency, but also improves the extensibility of the single static time slot. This method can be used to support the AUTOSAR specification of automotive electronic system design, and support multi cycle FlexRay network parameter configuration.

【技术实现步骤摘要】
车载FlexRay总线网络静态段信号设计方法及装置
本专利技术涉及汽车通信
，特别涉及一种车载FlexRay总线网络静态段信号封装方法及装置。
技术介绍
(1)汽车电子控制系统之间依靠车载总线进行数据传输，而车载总线的传输速率、可靠性以及确定性是又影响着汽车电子控制系统的温度性和可靠性。(2)FlexRay总线协议是车载总线中传输速率和可靠性比较优越的一种总线协议，但是FlexRay总线的静态时隙的个数是十分有限的，要应对逐渐增加的汽车电子控制系统，必须尽可能地减少静态时隙的分配和使用，同时还需要使单个静态时隙能容纳更多的网络节点，传输更多的数据。(3)因此，减少静态时隙的使用、提高单个静态时隙的扩展性十分有必要。与本专利技术最相近的实现方案：《一种基于时间碎片最小化的汽车FlexRay总线设计方法》(CN103618658A)。定义网络时间碎片概念，以消息时间参数为输入，利用FlexRay媒体访问控制和编解码机制，建立消息超周期内FlexRay静态段时间碎片计算方法；将节点内消息分组，同组消息使用相同帧ID，推导出该模式下消息最坏响应时间计算方法；在此基础上，以静态段时间碎片最小为目标，以消息最坏响应时间为约束，建立用于消息分组和FlexRay参数优化配置模型及其求解算法，进而可实现FlexRay消息ID分配、静态时隙长度和静态时隙数目设计。该方法存在的主要缺点：仅对FlexRay消息ID(每个消息ID对应一个静态时隙)分配，无法保证单个静态时隙的扩展性是否最优，也就无法保证FlexRay网络资源的最佳分配利用。其他缺点：1)不符合AUTOSAR汽车电子软件规范对FlexRay通信周期的规定，方法无法在实际的车载FlexRay网络设计中运用；2)以消息最坏相应时间作为约束一方面使方法的执行效率变差，另一方面由于FlexRay静态段数据传输基于时分多址(TDMA)的形式，每个消息对应的静态时隙在整个FlexRay通信周期内的时间起点和终点都是固定的，所以消息最坏响应时间在实际设计过程中并不具有太大的参考价值。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种单个静态时隙的扩展性达到最优，进而保证FlexRay网络资源的最佳分配利用的车载FlexRay总线的网络静态段信号设计方法及装置。术语解释：FlexRay静态段调度相关的主要参数有：·FlexRay通信周期(FlexRayCommunicationCycle)–FC；·FC的持续时间–TFC；·FC重复次数–NFC；·当前FC编号–nFC；·FlexRay通信控制器(CommunicationController)–CC；·静态段(StaticSegment)–SS；·动态段(DynamicSegment)–DS；·静态时隙(StaticSlot)–STS；·静态时隙个数(gNumberOfStaticSlots)–NSTS；·静态段持续时间(DurationofStaticSegment)–TSS；·一个静态时隙持续时间(DurationofStaticSlot)–TSTS；·一个大时钟节拍的持续时间(DurationofMacrotick)–TMAT；·一个小时钟节拍的持续时间(DurationofMicrotick)–TMIT；·FlexRay带宽(FlexRayBandwidth)(单位为Mbps)–FB；为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种车载FlexRay总线网络静态段信号设计方法，包括：步骤A，对网络静态段信号基本参数定义，根据FlexRay总线访问控制和编码机制，设定有n个节点，nj∈Nodes，每个节点产生的信号集表示为所有节点产生的全部信号表示为S＝{S1,S2,...,Sn}；步骤B，对网络静态段信号封装，获取步骤A中S＝{S1,S2,...,Sn}，对信号按所属节点进行分类，Si∈S，σj∈Si，将信号转换成矩形，转化后为R'；步骤C，对网络静态段信号求解，对转化后R'运用装箱方法进行求解。可选的，步骤A中网络静态段信号基本参数定义包括步骤：设定一个FlexRay应用周期长度为TAC，一个应用周期内FlexRay通信周期的重复次数为2R，R∈[0,1,2,...,6]，一个FlexRay通信周期的长度为TC表示，则TAC＝2R·TC一个应用周期内包含2R个FlexRay通信周期：其中，AC表示一个应用周期，FC表示FlexRay通信周期；TSS＝NSTS·TSTS其中SS表示静态段，TSS表示静态段持续时间，NSTS表示静态时隙个数，TSTS表示一个静态时隙持续时间；节点Ni有信号集待发送，信号对应的长度为：对应的周期分别为：FlexRay通信周期TC取作所有信号周期的最大公约数TC＝gcd(P1,P2,...,Pn)或最大公约数的整约数，应用周期TAC应取所有信号周期的最小公倍数TAC＝lcm(P1,P2,...,Pn)或其整倍数；分配给节点Ni的静态时隙为：其中0≤m≤n；STSi对应着数据帧集：信号封装问题可记作：pack:Si→Fi用变量表示信号是否在FCj内被发送：用变量gj,k,mi表示节点Ni的信号(ki在FCj内是否被映射到slotmi上：STS的字节长度可表示为：WSTS＝TSTS·B其中，B表示FlexRay波特率；映射到同一个静态时隙上的所有信号的长度不能超过静态时隙自身的长度，即满足约束条件：信号在FCj内是通过数据帧来实现的，则映射到上的信号的总长度应小于的数据段的最大长度；的数据段的有效总长度为：WNM为网络管理数据占用的位长，WNM＝0-12bytes；更确切的范围应该是：用Qni,j表示一个STS:slotj被节点ni占有的状态：信号要在slotj内发送，应满足：一个STS只能被分配给一个节点：可选的，步骤B根据网络静态段信号封装包括步骤：给出映射f:σi→Ri{xi,yi,wi,hi}表示二维矩形条带装箱问题里的矩形元素，其中，xi，yi分别表示矩形条带装入后的横、纵坐标，wi表示矩形条带的宽度，hi表示矩形条带的高度；因为信号σi的相位φi和其周期pi不能相互替代，对应地，装箱问题不考虑矩形的旋转情况，Hb＝2RWb＝ωi当前节点占用一个STS，共有4个信号{σ0,σ1,σ2,σ3}需要传输，信号的长度依次为{w0＝3byte,w1＝1byte,w2＝4byte,w3＝2byte}信号的周期分别为{p0＝40ms,p1＝20ms,p2＝40ms,p3＝40ms}，取应用周期为AP＝lcm{p0,p1,p2,p3}＝lcm{40ms,20ms,40ms,40ms}＝40ms，FC的持续时间取为TFC＝10ms；对应地，σ0在FC0内发送，σ1分别在FC0和FC2内各发送一次，σ2在FC2内发送，σ3在FC3内发送；转化后的矩形记作{r0,r1,r2,r3}，其宽和高((w,h))依次为{(3,1),(1,2),(4,1),(2,1)}。可选的，步骤C所述网络静态段信号求解：主要步骤如下：初始化待装矩形集合Ri∈R，使用的箱子数n←0，装修高度h←0，装箱过程产生的轮廓线集合edges←NULL；判断矩形Ri是否装入箱子中，未装入则，从edges中选取最低水平线ek，j←-1，运用完全匹配优本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车载FlexRay总线网络静态段信号设计方法，其特征在于，包括：步骤A，对网络静态段信号基本参数定义，根据FlexRay总线访问控制和编码机制，设定有n个节点，n

【技术特征摘要】
1.一种车载FlexRay总线网络静态段信号设计方法，其特征在于，包括：步骤A，对网络静态段信号基本参数定义，根据FlexRay总线访问控制和编码机制，设定有n个节点，nj∈Nodes，每个节点产生的信号集表示为所有节点产生的全部信号表示为S＝{S1,S2,...,Sn}；步骤B，对网络静态段信号封装，获取所述步骤A中S＝{S1,S2,...,Sn}，对所述信号按所属节点进行分类，Si∈S，σj∈Si，将所述信号转换成矩形，转化后为R'；步骤C，对网络静态段信号求解，对所述转化后R'运用装箱方法进行求解。2.如权利要求1所述的一种车载FlexRay总线网络静态段信号设计方法，其特征在于，步骤A中所述网络静态段信号基本参数定义包括步骤：设定一个FlexRay应用周期长度为TAC，一个应用周期内FlexRay通信周期的重复次数为2R，R∈[0,1,2,...,6]，一个FlexRay通信周期的长度为TC表示，则TAC＝2R·TC一个应用周期内包含2R个FlexRay通信周期：其中，AC表示一个应用周期，FC表示FlexRay通信周期；TSS＝NSTS·TSTS其中SS表示静态段，TSS表示静态段持续时间，NSTS表示静态时隙个数，TSTS表示一个静态时隙持续时间；节点Ni有信号集待发送，信号对应的长度为：对应的周期分别为：FlexRay通信周期TC取作所有信号周期的最大公约数TC＝gcd(P1,P2,...,Pn)或最大公约数的整约数，应用周期TAC应取所有信号周期的最小公倍数TAC＝lcm(P1,P2,...,Pn)或其整倍数；分配给节点Ni的静态时隙为：其中0≤m≤n；STSi对应着数据帧集：信号封装问题可记作：pack:Si→Fi用变量表示信号是否在FCj内被发送：用变量gj,k,mi表示节点Ni的信号(ki在FCj内是否被映射到slotmi上：STS的字节长度可表示为：WSTS＝TSTS·B其中，B表示FlexRay波特率；映射到同一个静态时隙上的所有信号的长度不能超过静态时隙自身的长度，即满足约束条件：信号在FCj内是通过数据帧来实现的，则映射到上的信号的总长度应小于的数据段的最大长度；的数据段的有效总长度为：WNM为网络管理数据占用的位长，WNM＝0-12bytes；更确切的范围应该是：用Qni,j表示一个STS:slotj被节点ni占有的状态：信号要在slotj内发送，应满足：一个STS只能被分配给一个节点：3.如权利要求2所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱浩，江银锋，邓元望，
申请(专利权)人：湖南宏迅亿安新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43