對TTCAN的分析
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（2） TTCAN在惡劣環境下誤幀太多
參考文獻[3]中， 用實驗方法得到CAN在惡劣環境下的誤碼率為2.6× 10-7。據文章作者認為，這是較為保守的估計，實際情況要好些。為了考察這個數據的有效性，我與該文作者進行了溝通，得到更為詳細的資料，見參考文獻[4]。根據這些資料，可以認為這個數據是一個與汽車現場接近的數據，不能算作保守。其主要理由有：
① 實驗的原始想法是只測來源于CAN電纜干擾的誤碼，所以把CAN發送和接收節點放在屏蔽箱內，用二條電纜傳送信號，一條在箱內，一條在箱外，通過比較從二條電纜收到的數據流，計算出誤碼率。但是將手機放在不帶屏蔽、不作雙絞的通信線上進行另外的實驗時，卻沒有任何出錯，說明來自空間的干擾影響很小。而實際惡劣環境下現場被測試設備的電源與干擾源的電源并不獨立。與此對比，認為出錯是通過電源傳導的，這與原始設想不同。
② 實驗的惡劣環境是指電焊機工作時的干擾，并無具體的數量指標，無法與汽車的電源傳導干擾相比較（ISO7637)。實際上可能不如汽車電源干擾大。
③ 在電源傳導干擾下，造成誤碼計數的情形較復雜。它與可能的故障位置、CAN收發節點狀態有關。誤碼有多算也有少算的情形。
④ 電焊機是人工操作，通信實驗中干擾源只在部分時間存在，計算誤碼率的通信總量多算了。
在此推定下，如假設TTCAN的總線利用率為60%，通信速率為500 kbps，按照2.6×10-7的誤碼率，那么在1小時內會有280.8個誤碼(500k×3 600×60%×2.6×10-7=280.8)，約12.8秒1次。由于TTCAN禁止出錯自動重發，因此會大量丟幀。而對CAN來說，只要在12.8 s內重發成功，就不會丟幀。TTCAN要回避這個問題，就要求更完善的抗干擾措施，這意味著成本的提高。
（3） 由預留Error Frame幀引起的開銷大
TTCAN沒有禁止Error Frame，由于錯誤可能出現在任何時間，就可能發生在幀的最后處，每一個Slot都要預留Error Frame的時間，否則它會阻礙下一個Slot內消息的發送，這是很大的開銷，使TTCAN遠達不到設想的100%的總線利用率。假定最小的數據幀為1B數據，長為65位，而Error Frame為20位，那么這項開銷達到23.5%。
（4） Slot用途不同造成時間利用率低由
于TTCAN規定調度好的Cycle中的Slot劃分是一樣的，但可能的用途不同。不同的Cycle同一Slot里可能安排了長短不一的消息，此時對短幀來說，留下的時間就浪費了。
（5） 事件消息被阻塞的延遲可能性增大
在TTCAN中，由于調度結果造成幾個連續的Slot都是獨占窗，此時事件消息要等待的時間很長，必須有特別的設計加以處理。
（6） 網絡內的時間同步要求較高
用軟件來實現時就得留出時間以容許主從節點間的同步誤差，這就又減少了帶寬。如用Level 2的硬件實現，就不可能馬上使成本低到與CAN一樣。實際上，置TTCAN于一種新的與CAN無關的總線的地位，要與其他總線作全面的比較，TTCAN就沒有其他總線好了。
（7） 丟幀處理兩難
TTCAN在傳送出錯的情況下，不對本幀進行自動重發。在應用上要有所考慮。或者用比實際需要更多的發送，丟掉就算了的策略，這也會浪費帶寬；或者由應用層在仲裁窗組織重發，但這相當復雜。如用冗余的第2條總線，意味著成本的加倍。
（8） 仲裁窗的要求較難實現
在仲裁窗判斷事件消息能否發完，然后控制事件消息的發送是不容易實現的。用軟件來實時處理來不及，又沒有現成的硬件。
另外，在對付CAN系統中Babbling idiot出錯方面，TTCAN沒有改進。
4 小結
工業應用中可靠性是第一位的要求，出錯自動重發是CAN最有價值的部分；而TTCAN禁止出錯重發，使它的抗干擾能力大打折扣，在應用上造成困難。在許多時間觸發協議中糾錯的方法都復雜得多，如TTP/C和FlexRay用2個通道傳送同樣的消息，只要不是2個通道同時出錯，消息就能送達，但是其代價是成本比單通道增加1倍。TTCAN也能構造2個通道，也會面臨同樣的代價問題；而且2個通道同時出錯仍是有概率的，要重發又有時限等新的問題。因此在抗干擾方面，TTCAN沒有給出性價比合適的解決方案。現在CAN每年都有數億的節點產量，這說明用戶對它的可靠性的認同，而這種可靠性完全來源于CAN在數據鏈路層實現的出錯自動重發功能——干擾是客觀存在的，自動糾錯使用戶根本感覺不到有錯。比較所有的現場總線，糾錯的方法要比CAN復雜得多，應用就不方便，性價比下降。盡管FlexRay的拓撲結構很多，有星型、總線型等，但設想用于替代CAN的只用1個通道的用法，可能會面臨TTCAN同樣的干擾丟幀問題；解決出錯重發的高層軟件并不成熟，也沒有標準化，因此目前不會構成對CAN的威脅。
TTCAN與CAN的不兼容，使它在經濟上不能充分利用CAN的資源，所以它也不是CAN的好的升級方案。
作者： 重慶工業自動化儀表研究所 楊福宇
參考文獻
[1] Tindell K W, Burns A. Guaranteeing message latencies on Controller Area Network (CAN)[C]. In Proceedings of 1st International CAN Conference, pp. 111, September 1994.
[2] Fuhler T,et al. Time Triggered Communication on CAN[C]. Robert Bosch GmbH, Proceedings 7th International CAN Conference, Amsterdam, Holland, 2000.
[3] Ferreira J,Oliveira A,Fonseca P，et al. An experiment to assess bit error rate in CAN[C]. RTN 2004 3rd Int. Workshop on RealTime Networks sattelite held in conjunction with the 16th Euromicro Intl Conference on RealTime Systems, June 2004.
[4] Ferreira J. PhDjjcf_Charpter_4.pdf
[5] 楊福宇. CAN總線的局限[J]. 電子設計應用,2006(11):32, 34.
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