论文研究-CAN语音通信系统的Petri网建模与仿真 .pdf

所需积分/C币:10 2019-08-15 14:50:03 465KB .PDF
收藏 收藏
举报

CAN语音通信系统的Petri网建模与仿真,刘虎,沈元元,因为CAN总线的直接通信距离只有10km左右,而且由于收发器驱动能力的限制,总线上最多只能挂110个节点,这给基于CAN总线的语音通信系��
国科技论文在线 析也比较容易,本模型是带有优先级的语音通信系统。 t":=z56 s1=0.32∠3788 单网段简化模型 图中库所 代表两个优先级不同的节点,首先假设代表的节点的优先级高于 节点,为发送语音数据的节点,为发送控制数据的节点。因为任意腰 时每个节点至多仅有一个消息待发,引入库所 分别表示不冋优先级信息集中信息队 列的长度。禁止弧的权值,默认情况为,分别表示到达不同节点集的不同优先级消息的 最人个数,也反映了节点处珂消息的最人能力,它意味着在人于或等于该值时芍点集将无 暇处理多余的消息,此时节点集处理能力饱和。时间变迁 分别表示不同优先级信 息的产生,假定信息产生的时间符合均值为λ(,,)的负指数分布,单位为包秒 ),λ数值根据实际情况而定,其倒数即为变辽实施等待的延达时间。 库所()、()分别表示已经产生的不同优先级的信息,,分别表示即 将发送放到总线上的信息。瞬时变迁 表示位仲裁的过程,实际上,由于仲裁依靠硬 件逻辑完成,时间相对很短,几乎是瞬时完成的,所以引入瞬时变迁进行描述。考虑到在进 行位仲裁时高优先级信息的存在会抑制低优先级信息,所以从引出禁止符至;另一方 面,考虑到总线是一种非抢占性调度,当某时刻低优先级信息已经在总线上传输时, 禁止高优先级的信息抢占总线。因此,从引出禁止符至。 节点发送信息的时延仅取决于系统所设定的波特率,确定性变迁、分别描述节点 信息发送到总线上的过程。在本模型中,选择 总线标准,在有效数据为字节的 情况下,一个数据帧包括个位、个位、个控制位、个数据位、个 位和个帧闩隙位,共 ,设定系统运行时波特率为 ,通过计算我们节点发送 数据的时延约为秒,即确定性变近和所对应的平均实施延迟时间为秒 国科技论文在线 增加中继器的简化模型的建立 图增加中继器的简化模型 增加中继器的简化模型如图所示。从上面两个模型中我们可以看到增加 中继器的模型比单网段模型增加了两个库所(P10、P11)和两个变迁(T6、T7),而其他部 分相同。 其中 表示即将进行中继转发的信息。由于数据在总线上传输时延非常小,大 约为假设语音通信距离为,经过计算得到数据在这条总线上的传输时延为 μ,远远小于节点的发送时延和中继器的存储转发时延(均为毫杪纵),所以在木模型中将 其忽略不计。此时模型中桷定性时延 衣示信息在中继器上存储转发的时延。根据 以前实验测试和经验我们知道当中继缓冲器中只有一个消息待发时,中继器存储转发时延约 为十几毫秒,本论文中假设中继器存储转发时延为 系统仿真结果分析 可靠性分析 系统的可靠性涉及的是信息的收包率或丢包率问题。收包率描述的是在单位时间内无差 错传输数据的能力。为了与前面实验內容相对应,此处求其收包率。在实现 网建模后,利用 即可方便的灾现对上述模型的可靠性的分析。 简化协议,不考虑传输过程中的丢包问题,总线无传输层,仅考虑数据链路 层里MAC层的影响即考察不同优先级抢占总线造成的丢包问题,所以理论上成功发送出去的 即为可接收到的,从而得到收包率就等」数据成功发送的概率 假设语音数据优先级高于控制数据优先级,如果为发送语音数据的节点,为发送 搾制数据的节点,那么我们就要分析控制数据的收包率问题。对于单网段模型运用 公式可以得到待测节点的收包率: 国科技论文在线 同样对增加了中继器的模型运用公式可以得到待测节点的收包率 表示库所中的平坳托肯数,对应实验部分,统一时间单位为毫秒,为发送 语音数扼的节点,语音数据每隔发送次,所以变迁的时间延迟设为 迁的时间延迟为一变量,设为。选取变化范围为 (),每问隔 采样 次,共取个采样点,收包率作为纵坐标,在 菜单下选择 ,弹出的窗口中,设置 为 ,这是因为两个节点是并发 的,允许同时发送数据。最后一项 选中复选框,即可进行批量计算。利用式, 叮得此时收包率与变近点火间隔的关系曲线。其中的收包率为纵坐标,变迁 点火的时间间隔为横坐标且单位为 首先,我们得到单网段模型的节点的收包率与变迁点火间隔的关系曲线如图 所示 ResulI Murmur File Display X-Axis Y-Axis WiridaIw Vector Cache (0%o) 00:16:31@1231000 s1藥¢区 C 04 10 E430 59786.1 76.5 Reading complete. 图节点的信息收包率与变迁点火间隔的关系曲线 然后,利用式,同样的我们可以得到增加了中继器的模型中节点的收包率和 变迁点火间隔的关系曲线如图所示 国科技论文在线 File Display x-Axis Y-Axis Window Vector-Cache (070) 00:16:31@127100(0% n区 05 l78 2434.6E430:5137597868.」976三 图增加中继器后节点的信息收包率与变迁点火问隔的关系曲线 当总线的传输波特率为 时,在发送间隔为 时,其数据波特率分 别为 ,远远大于总线的处理能力,并且此时还有高优先级的语音数据, 所以此时从两图中找到的采样点及采样点对应的值可知其收包率很低,对于单网 段模型当发送间隔增大到时,对应数据波特率为 ,小于总线的处理能力,其 收包率陡升,但受高优先级的语音数据制约,所以收包率不能达到。对于增加了中继器的 模犁,因为系统的时延增加了,那么控制数据和语音数据的冲突概率也会增大对应的系统收 包率也相应的下降了。从图中可以看到当发送间隔大于时,收包率陡升,同样受高优 先级的语音数据制约,收包率不能达到。最后我们知道虽然时延增加了但是对于系统的收 包率没有很大影响。我们可以通过调节控制数据发送闩隔来保沚系统的收包率。 软件可以仿真高低优先缴数据并发现象,而实际上数据并发的可能性很小,即实际上冲 突的概率也较低,实际的收包率也应大于仿真结果。 实时性分析 系统的实时性涉及的是信息的时延问题。对于待测节点,它发送消息的平均延迟 ,平均延迟代表消息的产生到它在总线上完成传输的全过程所占用的时间。 同样语音数据优先级高于控制数据优先级,为发送语音数据的节点,为发送控制 数据的节点,那么就要分析控制数据的数据延达问题。运用公式就可以得到待测 节点的平均延迟。 表小库所中的半均托肯数,对应实验部分,统一时间单位为亳秒,为发送语音 数据的节点,语音数据每隔发送一次,所以变迁的时间延迟设为 ,变迁 的时间延迟为一变量,设为。选取变化范围为 (),取个采样点, 时间平均延迟作为纵坐标,在 菜单下选择 ,弹出的窗∏中, 国科技论文在线 设置 为 ,这是因为两个节点是并发的,允许同时发送数据。最 后一项 选中复选框,即可进行批量计算。利用式,对于单网段模型可得 此时数据平均延迟与变迁点火间隔的关系曲线,如图所示,其中的数据平均延迟 为纵坐标且单位为,变迁点火的时间间隔为横坐标且单位为 围 Result monitor Fle dIsplay x-AXIs AXs WIdow Vectar-Cache(0%0) :16:3@125T00: □D1 5 8 1104 19 A385 65 Reading-. complete 图节点数据平均延迟与变迁点火间隔的关系曲线 对于增加中继器可得此时数据平均延迟与变迁点火间隔的关系曲线,如图 所 Result monitor Tile Disply x-Axis Y-Axis window Vector-Cachie (o%o). 00:16:31@123100% 解接d团区 15.4 220 4393 5489 585 了.6 图增加中继器后节点数据平均延达与变迁点火间隔的关系由线 国科技论文在线 当总线的传输波特率为 时,在发送间隔为 时,其数据波特率分别为 ,远远人于总线的处理能丿,并且此时还有高优先级的语音数据,所以 此时的数据平均延迟大(总线处理能力处于饱和状态,数据冲突很严重,所以数据平均延迟 大),对应控制数据丢包严重。当发送间隔增大到 时,对应数据波特率为 小于总线的处理能力,数据平均延迟降低,对应控制数据收包率增加。 结论 现场总线技术已经应用于工业自动化领域,被誉为工业现场的局域网。而中继器 是系统组网的关键设备之一,在稍大犁的总线系统中经常会用到中继器。它给系统组 网带来方便的冋时,也给系统增加了一些存储转发时延,因此在软件设计中必须考虑系统的 实时性,尽量缩短数据的存储转发时间。本文利用随机网对系统进行了建模,对増加 中继器的系统进行了性能分析,得到的分析结果对系统的组网具有一定的指导意义。 致谢 感谢导师刘老师对我的悉心指导,让我有信心继续研究下去,而且能够顺利完成论文的 写作。同时感谢我的朋友给我的鼓励和支持,他们拿出自己宝贵的时间和我讨论论文的写作 还给我提出了很多很好的意见。 参考文献 余涛,刘晓明,仲元宏基于 的总线中继器的设计计算机技术与发展, 林闯随机网和系统性能评价第二版北京:清华大学出版社 龙士工,罗文俊随机网性能等价化简与分析方法研究计算机工程, 林闯随机网的分解和压缩技术软件学报 曾庆田基于变迁指标的网分解方法计算札科学 蒋昌俊网的行为理论及其应用北京:高等教育出版社 胡红革网终化控制系统 网建模与分析,成都:电子科技大学, 李思勇,李人厚计算机恻络的恻建模及性能指标评估徴机发展, 陆杰基于确定与随机刈的总线建模及性能研究燕山大学学报

...展开详情
试读 8P 论文研究-CAN语音通信系统的Petri网建模与仿真 .pdf
立即下载 低至0.43元/次 身份认证VIP会员低至7折
    抢沙发
    一个资源只可评论一次,评论内容不能少于5个字
    img

    关注 私信 TA的资源

    上传资源赚积分,得勋章
    最新推荐
    论文研究-CAN语音通信系统的Petri网建模与仿真 .pdf 10积分/C币 立即下载
    1/8
    论文研究-CAN语音通信系统的Petri网建模与仿真 .pdf第1页
    论文研究-CAN语音通信系统的Petri网建模与仿真 .pdf第2页
    论文研究-CAN语音通信系统的Petri网建模与仿真 .pdf第3页

    试读已结束,剩余5页未读...

    10积分/C币 立即下载 >