【正文】 處理功能，包括對(duì)性對(duì)起連接注釋等；在輸入輸出方面，可以直接向Excel和HDF5。 實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì) 本次方案的設(shè)計(jì)是針對(duì)采用動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)晉升機(jī)制與未采用動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)晉升機(jī)制的CAN總線網(wǎng)絡(luò)在高仿真平臺(tái)上進(jìn)行設(shè)計(jì)。我們定義了9個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，各個(gè)節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)有所區(qū)別，讓它們通過CAN總線發(fā)送數(shù)據(jù)幀。其設(shè)計(jì)圖如下所示： 圖 總布局圖上圖表示的9個(gè)不同的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)共同通過CAN總線發(fā)送數(shù)據(jù)幀的模型。 實(shí)驗(yàn)方案的實(shí)現(xiàn) 在本次仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的程序設(shè)計(jì)中，總共設(shè)置了9個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)不同，在正常的通信情況下，各個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息的能力是由各個(gè)節(jié)點(diǎn)自有的優(yōu)先級(jí)來決定的。優(yōu)先級(jí)越高的節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)幀的機(jī)會(huì)就越大，優(yōu)先級(jí)越低的節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)幀的機(jī)會(huì)就越小。在這種情況下，就不能夠保證每個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)都一定能夠?qū)崟r(shí)的發(fā)送數(shù)據(jù)幀，上表所示的程序圖的主要思想就是：在每次數(shù)據(jù)幀發(fā)送時(shí)，優(yōu)先級(jí)較高的數(shù)據(jù)比優(yōu)先級(jí)較低的數(shù)據(jù)先發(fā)送，在每次發(fā)送結(jié)束后，如果存在某個(gè)節(jié)點(diǎn)由于優(yōu)先級(jí)較低而無法成功發(fā)送數(shù)據(jù)幀的情況，則算法在下一次數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)自動(dòng)提升該節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)直到該節(jié)點(diǎn)能夠成功發(fā)送數(shù)據(jù)幀為止，這樣做能夠保證該節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)的發(fā)送數(shù)據(jù)；一旦該節(jié)點(diǎn)成功發(fā)送數(shù)據(jù)幀后，則恢復(fù)該節(jié)點(diǎn)初始優(yōu)先級(jí)。仿真模型實(shí)現(xiàn)的主程序示意圖如下所示： 單個(gè)節(jié)點(diǎn)信息發(fā)送圖其中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)如下圖所示：主函數(shù)如下： 圖 主算法 （遍歷圖） 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析 動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)算法與非動(dòng)態(tài)優(yōu)先計(jì)算法仿真實(shí)驗(yàn)假設(shè)各個(gè)幾點(diǎn)發(fā)送的幀的數(shù)據(jù)量為100000幀，得到的研究結(jié)果如下：——改進(jìn)后——改進(jìn)前Rate：100000節(jié)點(diǎn)數(shù)：9 圖 信道利用率 （CH_UT） 上圖表明，在采用動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)和沒有采用動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)的情況下，不同節(jié)點(diǎn)性消息幀的信道利用率基本相同且負(fù)載率高的情況下比較穩(wěn)定。相同負(fù)載的情況下，采用動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)晉升算法的節(jié)點(diǎn)與沒有采用優(yōu)先級(jí)晉升算法的節(jié)點(diǎn)的信道利用率基本相同。——改進(jìn)后——改進(jìn)前Rate：100000節(jié)點(diǎn)數(shù)：9圖 吞吐量（Thr）上圖表明，在采用動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)和沒有采用動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)的情況下，不同節(jié)點(diǎn)性消息幀的帶寬利用率基本相同且負(fù)載率高的情況下比較穩(wěn)定。相同負(fù)載的情況下，采用動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)晉升算法的節(jié)點(diǎn)與沒有采用優(yōu)先級(jí)晉升算法的節(jié)點(diǎn)的帶寬利用率基本相同。時(shí)延圖：說明：紅色是未加優(yōu)先級(jí)晉升策略優(yōu)先級(jí)最低節(jié)點(diǎn)的平均時(shí)延，綠色的是加了策略之后的，可以得出結(jié)論：該策略能明顯降低優(yōu)先級(jí)低節(jié)點(diǎn)的平均時(shí)延。 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析表明，采用優(yōu)先級(jí)晉升機(jī)制的節(jié)點(diǎn)與沒有采用優(yōu)先級(jí)晉升的節(jié)點(diǎn)在有多個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)同時(shí)訪問CAN總線且各個(gè)節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)不同的情況下，采用優(yōu)先級(jí)晉升的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)即使是初始優(yōu)先級(jí)較低，也能夠在一定的數(shù)據(jù)幀發(fā)送周期內(nèi)發(fā)送自己的數(shù)據(jù)幀，但是沒有采用優(yōu)先級(jí)晉升的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)可能存在個(gè)別初始優(yōu)先級(jí)相對(duì)較低的節(jié)點(diǎn)始終不能夠成功的發(fā)送屬于自己的數(shù)據(jù)幀。因此，通過本次仿真實(shí)驗(yàn)可以得出的結(jié)論是：采用優(yōu)先級(jí)晉升的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)比非優(yōu)先級(jí)晉升節(jié)點(diǎn)能夠?qū)AN總線的實(shí)時(shí)性提高有所幫助。 本文創(chuàng)新點(diǎn)：在本文中，對(duì)優(yōu)先級(jí)算法原有動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)進(jìn)行了一些改進(jìn)，需要建立一個(gè)模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，并比較了不同類型的數(shù)據(jù)幀，不同的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載下的實(shí)時(shí)某些參數(shù)的動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)，最后計(jì)算得出一些結(jié)論。第五章總結(jié)與展望 總結(jié)CAN總線協(xié)議憑借其自身的優(yōu)點(diǎn)，不僅在工業(yè)界相當(dāng)盛行，在其它各個(gè)行業(yè)也得到廣泛應(yīng)用。通過此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我對(duì)CAN總線協(xié)議及其通信節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)性問題的設(shè)計(jì)進(jìn)行了深入研究，最終完成了基于CAN總線的工業(yè)以太網(wǎng)仿真的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，并掌握了相應(yīng)的軟件，編寫了一些程序測試其通信的實(shí)時(shí)性的能力。本設(shè)計(jì)所研究的基于CAN總線的工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)時(shí)性仿真與研究是利用Stateflow平臺(tái)和MATLAB軟件實(shí)現(xiàn)的。仿真平臺(tái)的設(shè)計(jì)完成主要經(jīng)歷了以下五個(gè)階段：第一階段是熟悉并掌握CAN總線的發(fā)展歷史以及其通信協(xié)議。在重點(diǎn)掌握各幀結(jié)構(gòu)、編碼方式的基礎(chǔ)上理解非破壞性仲裁技術(shù)、接收濾波技術(shù)的原理，然后總結(jié)了CAN總線通信的特點(diǎn)。第二階段是了解CAN總線的實(shí)時(shí)性的特點(diǎn)以及現(xiàn)在通用的解決CAN總線的實(shí)時(shí)性問題的通用方法，并初步，在腦海中形成本次仿真實(shí)驗(yàn)的大致框架圖。第三階段是學(xué)習(xí)仿真實(shí)驗(yàn)所需要的硬件和軟件知識(shí)。通過學(xué)習(xí)Stateflow和MATLAB等知識(shí)之后，基本上能夠熟練使用這些軟件并進(jìn)行初步的仿真實(shí)驗(yàn)。第四階段先對(duì)總結(jié)第二、三階段的學(xué)習(xí)進(jìn)行總結(jié)，設(shè)計(jì)并畫出本次設(shè)計(jì)的CAN節(jié)點(diǎn)的總的實(shí)施圖。第五階段親身實(shí)踐了基于CAN總線的仿真研究。通過不斷地重復(fù)實(shí)驗(yàn)和分析數(shù)據(jù)圖表研究優(yōu)先級(jí)對(duì)于CAN總線的實(shí)時(shí)性的影響。本次設(shè)計(jì)過程中收獲頗多，不僅達(dá)到了對(duì)CAN總線節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的掌握和應(yīng)用，對(duì)使用Stateflow和MATLAB開發(fā)的方法和思路也是非常熟悉，個(gè)人獨(dú)立科研及設(shè)計(jì)能力也得到了提升。 展望本文設(shè)計(jì)的優(yōu)先級(jí)晉升機(jī)制對(duì)于CAN總線的實(shí)時(shí)性的仿真研究，還存在很多需要修改和完善的地方。此次的節(jié)點(diǎn)選取和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較簡單，只是實(shí)現(xiàn)證明了優(yōu)先級(jí)晉升對(duì)于CAN總線的實(shí)時(shí)性有影響，并沒有能夠確定影響的大小。在實(shí)際運(yùn)用中，CAN總線上的消息是在數(shù)目多達(dá)幾十個(gè)節(jié)點(diǎn)之間傳輸?shù)?，所以本設(shè)計(jì)應(yīng)該在節(jié)點(diǎn)自收發(fā)功能上擴(kuò)展，使數(shù)據(jù)能在多個(gè)節(jié)點(diǎn)之間傳輸。此外，在工業(yè)現(xiàn)場中，環(huán)境一般都比較惡劣，對(duì)總線干擾較大，所以，還可以在節(jié)點(diǎn)安全性和抗干擾性能和穩(wěn)定性能上進(jìn)行擴(kuò)展。參考文獻(xiàn)[1]肖存龍, 卜樂平, 王黎明, 等. 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IEEE Transactions onindustrial electronics . 2011 謝辭論文工作在經(jīng)過了五個(gè)月的準(zhǔn)備和編寫之后終于接近尾聲了，我在本科的學(xué)習(xí)生活也即將要結(jié)束了。自從論文選題以來，我就開始了關(guān)注現(xiàn)場總線的發(fā)展，通過了解，更加深刻的理解了作為現(xiàn)場總線的先行者的ＣＡＮ總線的特性和優(yōu)勢以及其應(yīng)用的價(jià)值與前景。在臨畢業(yè)之際，每當(dāng)回憶起在大學(xué)四年當(dāng)中學(xué)習(xí)與生活的點(diǎn)點(diǎn)滴滴，每一個(gè)生活片段和那些自己曾經(jīng)親身經(jīng)歷的每一件事情都是滿滿的幸福。因?yàn)闊o論是快樂的還是痛苦的，都是成長中不可缺少的元素?？鞓房梢宰屛疑钍嫘模щy可以磨練我的意志力。四年的生活讓我成長了很多，感謝南華大學(xué)、感謝這里的每一個(gè)人、感謝這里的一草一木，感謝那些和我一起讀書的人，更要感謝的是不畏嚴(yán)寒酷暑給我們上課的老師們！在這里，我還要向那些曾經(jīng)對(duì)我有過幫助的的老師和同學(xué)們表示最衷心的感謝！謝謝你們??！第 42 頁 共 37 頁