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接口,总线,驱动相关技术文章CAN总线通信性能的仿真分析研究
控制器局域网（CAN）属于现场总线的范畴，是一种有效支持分布式控制系统的串行通信网络。它是由德国博世公司在20世纪80年代专门为汽车行业开发的一种串行通信总线。由于其通信速率高、工作可靠、调试方便、使用灵活和性价比高等优点，己经在汽车业、航空业、工业控制、安全防护等领域中得到了广泛应用，被公认为几种最有前途的总线之一，其协议也发展为重要的国际标准。
随着CAN总线在各个行业和领域的广泛应用，其通信性能也越来越受到人们的关注。目前，已有很多学者对CAN总线通信性能进行分析研究。文中在分析CAN总线通信控制协议的基础上，在MATLAB/Sinulink软件Stateflow仿真环境下，利用有限状态机理论对CAN总线通信系统进行了形式化建模。通过此仿真模型，分析了CAN总线通信系统中负载率的变化对网络吞吐量、平均信息时延、通信冲突率、网络利用率、网络效率以及负载完成率的影响。
1CAN总线通信控制协议
根据ISO11898(1993)标准，CAN从结构上分为物理层和数据链路层，数据链路层又包括逻辑链路层控制子层（LLC）和介质访问控制子层（MAC）。在CAN总线系统中，节点间通过公共传输介质传输数据，因而数据链路层是总线的核心部分。CAN总线数据链路层的通信介质访问控制方式为事件触发，采用CSMA/CD。只要总线空闲，网络上任意节点均可在任意时刻主动地向网络上其他节点发送信息，而不分主从，节点在请求发送信息时，首先侦听总线状态，若总线空闲（或等待至总线空闲）则开始发送。当多个节点同时发送产生冲突时，采用非破坏性位仲裁机制，即借助ID标识符及逐位仲裁规则，低优先级节点主动停止发送，高优先级节点不受影响继续发送，从而避免总线冲突，避免信息和时间发生损失。在发送过程中，发送节点对发送信息进行校验，完成发送后释放总线。CAN总线系统通过使用这种非破坏性的逐位线仲裁技术来处理多个节点同时访问网络的冲突，最后优先级最高的节点能够立即发送数据，满足了高优先级节点实时性的相关需要。