菲亞特利用時間分析軟件Symtavision使CAN總線負載

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，總線負載率超過30%就會造成報文延時的概率增大，不同的總線負載率引起報文延時的概率有多大，能夠造成的延時是多少，這些問題采用現(xiàn)有的分析手段和工具都很難回答。同時也引申出兩個問題（文中的總線負載率都是指CAN總線）：

總線負載率是不是超過了30%就要使用FlexRay總線？
總線負載率在30%以下就不會發(fā)生報文響應(yīng)時間超過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問題。

總線負載率低于30%會造成報文延時

CAN總線負載率是在一段統(tǒng)計時間內(nèi)對總線報文占用總線的評估參數(shù)，這是一個很宏觀參數(shù)。如下面的示例CAN總線：有3個ECU，分別按照不同的周期發(fā)送不同的CAN報文。

圖1：采用SymTA/S建模和分析CAN總線報文延時

在采用SymTA/S分析得到總線負載率是2.85%，這個負載率很小，但是詳細分析報文Msg_20ms因為總線仲裁的原因，報文最大響應(yīng)時間為0.564ms（Deadline是0.5ms）; 當優(yōu)化CAN總線后，響應(yīng)時間得到有效降低。這只是一個很簡單的例子，說明總線負載率低于30%也存在報文延時，工程中需要新的工具來評估總線的有效性和可擴展性，總線負載率是有一定局限性的。

重新認識總線負載率

CAN總線負載率只是一個宏觀的參數(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文數(shù)量少，單純的限制總線負載率就可以滿足報文響應(yīng)時間的要求，但當參與CAN總線通信的ECU數(shù)量或總線報文數(shù)量增多了以后，就不能保證較低的總線負載率滿足報文響應(yīng)時間的要求。

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

CAN總線負載率可以到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公司的時間建模分析和驗證工具SymTA/S來幫助他們開發(fā)和驗證CAN總線系統(tǒng)，在幾個車型中都采用了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，當然這些手段的前提是確保設(shè)計的CAN總線是滿足對響應(yīng)時間（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，然后進行分析發(fā)現(xiàn)某些報文的發(fā)送時間超過了預(yù)先定義的Deadline，然后對總線系統(tǒng)進行了一些優(yōu)化，確定那些超過預(yù)定義Deadline的報文最大響應(yīng)時間都滿足要求，同時分析發(fā)現(xiàn)CAN總線的負載率在70%。

結(jié)論

Symtavision公司的時間建模、分析和驗證工具可以讓研發(fā)人員在確定CAN總線是否可行的時候，不僅可以分析總線的負載率，更為重要的是可以分析和驗證每條報文的最大響應(yīng)時間，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總線的負載率并不重要，重要的是每條報文都要滿足時間約束條件。