CAN總線控制網絡實時性分析

當數字控制系統中各采樣器或保持器以不同的采樣周期進行工作時，就構成了多率采樣控制系統。根據多率采樣數字控制系統中各個采樣器或保持器是否同步和各采樣周期之間的關系，可以將多率采樣數字控制系統進一步分類。

如果系統的各采樣器，保持器和各微機的計算都在同一的時鐘下同步進行，再根據各采樣周期之間的關系，同步系統可分為：輸入多率采樣控制系統、輸出多率采樣控制系統和廣義多率采樣控制系統。

如果系統的各采樣器，保持器和各微機的計算不在同一的時鐘下同步進行，再根據各采樣周期之間的關系，非同步系統可分為：輸入多率采樣控制系統、輸出多率采樣控制系統和廣義多率采樣控制系統。

傳統的理論和工程實踐基本局限于同步多率采樣控制系統，對于非同步多率采樣數字控制系統的研究比較復雜，通常都是采用隨機的方法來進行分析，假定局限于同步多率采樣控制系統，對于非同步多率采樣數字控制系統的研究比較復雜，通常都是采用隨機的方法來進行分析，假定個采樣器和保持器的采樣時間是一隨機過程，然后利用隨機系統的方法來進行。

四、動態時間窗

為了均衡網絡的負載提高網絡利用率，結合CAN自身的特點，在一個CAN網絡中，我們可以設定一個具有系統控制功能的節點，這里可以叫它為主節點（它區別于其他節點的是它的屬性優先級最高），其他的叫從節點。我們設計一個網絡系統，它包括：時間觸發系統和事件觸發系統。前者針對的是時間觸發信息而后者針對的是事件觸發信息。那么怎樣去區分這兩者呢?對于時間觸發信息認為它是相對于自然界是一個同步系統；而事件觸發信息定義它為相對于自然界是個異步系統。一般情況事件觸發通信的效率要比時間觸發效率高，但在考慮到最壞情況時，這種效率是無法估計的。由于事件觸發相對于自然界是異步的，所以，當所有事件同時發生時，對它是個最壞情況。為了解決這種問題，往往需要足夠多的資源（例如：通信帶寬）。而對于時間觸發通信，它往往相對于自然界是個同步過程，它可以在所要完成控制的環境下，提前決定時隙以控制最大輪回時間。它最重要的一個特點是我們可以根據網絡上不同的信息流傳輸情況進行狀態相關控制?？梢詫Σ煌男畔⒘髟O置不同的狀態，以使減少在同一時間等待發送的信息，這種狀態相關控制會提高網絡的利用率。

為了能使這兩種系統之間不耦合，我們引入了動態時間窗（DTW）的概念。在一個DTW中，又包含兩個子窗：異步窗（AW）和同步窗（SW）。異步窗用于收發事件觸發消息，同步窗用于收發時間觸發消息。由于事件觸發消息一般比較少且到來具有隨機性，而且一般要求及時相應，則在系統時間窗中，異步窗在前同步窗在后，且我們提出了最大異步窗的概念，爭取最大限度地及時響應事件觸發消息和防止系統網絡災難。如下為一個STW的結構。

單位時間冒

這里，令窗開始的時間為Tm，異步窗的時間為Ta，同步窗的時間為Ts，總的系統窗時間為Tc，而其中的雙向箭頭為一個QOS指針機制，它的滑動可以界定異步窗和同步窗的時間。

為什么要設定QOS指針呢？因為由于事件觸發信息相對于時間是個異步系統而且具有隨機性，整個網絡的事件觸發服務請求量是個動態變化的。當網絡中的事件信息比較少時，可以移動QOS指針，使異步窗縮短；相反，當網絡中的事件信息較多時，通過移動QOS指針使異步窗伸長，但卻有個極限值。這樣，就可以有效地利用網絡帶寬。

系統時間窗Tc如何設定？Tc的改變對哪些參數有影響？
令η為網絡的最大有效利用率，
則η=1－（Tm/Tc） （5）
顯然，由（1）式知，Tc決定網絡的最大利用率。隨著Tc的增大網絡的最大利用率增大，那么為什么不盡量增大Tc呢？因為作為控制網絡，它要求實時性。若Tc比較大，同步系統和異步系統就會產生耦合，故Tc也不能太大。所以Tc的設定要根據具體的網絡而定。

何為系統災難情況？由于系統由兩個子系統異步系統（Sa）和同步系統（Ss）組成。由于同步系統它的信息量是決定于傳感器的采樣率，故它的信息量是恒定的。而對于異步系統，由于它相對于時間是異步系統，故當所有異步信號同步發生時，此時為異步系統的災難情況。當然，也是總的系統的災難情況。由于我們設定了最大異步窗，所以當災難發生時，網絡舊具有一定的傳輸能力。

這樣在時域上平衡了網絡負載，隨著單網段節點數目的增加，充分提高了帶寬利用率，當然也就減少了控制信息的時延，下面將有實驗仿真結果。