菲亞特利用時(shí)間分析軟件Symtavision使CAN總線負(fù)載率達(dá)到70%

隨著汽車電子系統(tǒng)中ECU數(shù)量的增加，需要通過CAN總線通信的數(shù)據(jù)量也急劇增加，根據(jù)以往的工程經(jīng)驗(yàn)，總線負(fù)載率超過30%就會(huì)造成報(bào)文延時(shí)的概率增大，不同的總線負(fù)載率引起報(bào)文延時(shí)的概率有多大，能夠造成的延時(shí)是多少，這些問題采用現(xiàn)有的分析手段和工具都很難回答。同時(shí)也引申出兩個(gè)問題（文中的總線負(fù)載率都是指CAN總線）：

總線負(fù)載率是不是超過了30%就要使用FlexRay總線？
總線負(fù)載率在30%以下就不會(huì)發(fā)生報(bào)文響應(yīng)時(shí)間超過Deadline？
菲亞特研發(fā)部門使用Symtavision的用戶案例可以回答上面兩個(gè)問題。

總線負(fù)載率低于30%會(huì)造成報(bào)文延時(shí)

CAN總線負(fù)載率是在一段統(tǒng)計(jì)時(shí)間內(nèi)對總線報(bào)文占用總線的評估參數(shù)，這是一個(gè)很宏觀參數(shù)。如下面的示例CAN總線：有3個(gè)ECU，分別按照不同的周期發(fā)送不同的CAN報(bào)文。

圖1：采用SymTA/S建模和分析CAN總線報(bào)文延時(shí)

在采用SymTA/S分析得到總線負(fù)載率是2.85%，這個(gè)負(fù)載率很小，但是詳細(xì)分析報(bào)文Msg_20ms因?yàn)榭偩€仲裁的原因，報(bào)文最大響應(yīng)時(shí)間為0.564ms（Deadline是0.5ms）; 當(dāng)優(yōu)化CAN總線后，響應(yīng)時(shí)間得到有效降低。這只是一個(gè)很簡單的例子，說明總線負(fù)載率低于30%也存在報(bào)文延時(shí)，工程中需要新的工具來評估總線的有效性和可擴(kuò)展性，總線負(fù)載率是有一定局限性的。

重新認(rèn)識(shí)總線負(fù)載率

CAN總線負(fù)載率只是一個(gè)宏觀的參數(shù)，已經(jīng)不能充分的評估總線的有效性和可擴(kuò)展性。造成這樣的原因是一方面以前電子系統(tǒng)都比較簡單和總線報(bào)文數(shù)量少，單純的限制總線負(fù)載率就可以滿足報(bào)文響應(yīng)時(shí)間的要求，但當(dāng)參與CAN總線通信的ECU數(shù)量或總線報(bào)文數(shù)量增多了以后，就不能保證較低的總線負(fù)載率滿足報(bào)文響應(yīng)時(shí)間的要求。

另一方面從技術(shù)角度分析，以前沒有一個(gè)工具可以幫助工程師分析CAN負(fù)載率背后更為詳細(xì)的因素，無法具體分析每條報(bào)文的延時(shí)和該報(bào)文對總線的影響。但在工程應(yīng)用中最終定義或者評估的是某條報(bào)文的Deadline，當(dāng)CAN通信系統(tǒng)復(fù)雜了之后，單純的總線負(fù)載率已經(jīng)不能作為一個(gè)完整的技術(shù)指標(biāo)來評估一個(gè)CAN總線系統(tǒng)，需要更詳細(xì)的分析關(guān)心的每條報(bào)文的最大響應(yīng)時(shí)間（Worst Case Response Time）是否超過了Deadline。

CAN總線負(fù)載率可以到70% -Fiat研發(fā)工程師

菲亞特研發(fā)部門工程師很早就使用德國Symtavision公司的時(shí)間建模分析和驗(yàn)證工具SymTA/S來幫助他們開發(fā)和驗(yàn)證CAN總線系統(tǒng)，在幾個(gè)車型中都采用了Symtavision公司的分析工具。工程師在開發(fā)下一代車型的時(shí)候，在系統(tǒng)ECU數(shù)量增多但不采用FlexRay總線的前提下，將CAN總線的通信能力發(fā)揮到最大程度，當(dāng)然這些手段的前提是確保設(shè)計(jì)的CAN總線是滿足對響應(yīng)時(shí)間（Deadline）的要求。

首先菲亞特工程師將總線模型（DBC）文件導(dǎo)入到SymTA/s工具中，然后進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)某些報(bào)文的發(fā)送時(shí)間超過了預(yù)先定義的Deadline，然后對總線系統(tǒng)進(jìn)行了一些優(yōu)化，確定那些超過預(yù)定義Deadline的報(bào)文最大響應(yīng)時(shí)間都滿足要求，同時(shí)分析發(fā)現(xiàn)CAN總線的負(fù)載率在70%。

結(jié)論

Symtavision公司的時(shí)間建模、分析和驗(yàn)證工具可以讓研發(fā)人員在確定CAN總線是否可行的時(shí)候，不僅可以分析總線的負(fù)載率，更為重要的是可以分析和驗(yàn)證每條報(bào)文的最大響應(yīng)時(shí)間，使得對CAN總線的分析更加深入了一步。

作為宏觀參數(shù)的CAN總線的負(fù)載率并不重要，重要的是每條報(bào)文都要滿足時(shí)間約束條件。