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标题: CAN总线的功能安全问题2 [打印本页]

作者: rise_ming 时间: 2013-6-29 08:54 标题: CAN总线的功能安全问题2

2 等效离线发生的概率
等效离线的发生有3个条件：①节点已经在消极报错状态(error passive status)；②该节点发生了局部错；③由于在消极报错帧分界符内遇到其他节点挂起待发帧的发送而造成连续出错。要考虑的是由于误码而报错的概率与处于总线峰值负载的概率。
消极报错帧规定：在发送连续隐位时读回6个连续的相同位时视为报错标志发完，然后开始发隐位，读回隐位时作为消极报错帧分界符开始，开始后必须有连续7个隐位，如内又有显位，就作为新错，节点要重发消极报错帧。
对于消极报错发送节点，发生局部错的位置有2种。在ACK分界符前时，消极报错标志的连续隐位会被接收节点以填充规则检验、CRC检验发现有错，引起接收节点报错。它们的主动报错帧的连续6个显位决定了发送节点消极报错帧报错标志结束时间的同步，不会发生分界符内出错的情况。
在ACK及分界符后到EOF第3位间有局部错时，消极报错标志(P．E．Flag)的6个隐位会被接收节点认为是正常的发送帧结尾部分和2位服务间隔(I．M．)。别的节点所发新帧开始位(SOF)，将落入发送节点消极报错帧分界符(P．E．Del)内，形成新错，如图2所示。发送节点新的消极报错帧将在新帧的ACK分界符处开始。然后，只要有挂起待发帧，这种出错状态就重复下去。而EOF第4～7位发送节点发的消极报错帧由于未见到连续的6个相同位，发送节点要等待别的节点所发新帧的ACK分界符处开始才有机会见到，等同于在ACK分界符处开始的消极报错帧。由此可知，产生等效离线错误的位置数为9位，其概率为9·BER。

在消极报错状态的发送节点遇到16次重复错后，会进入真正离线状态，所以要求取有16帧挂起待发的机会。这与ECU的设计有关，较难分析。我们以仿真来求取，底盘CAN总线系统内一般有6个节点，约有60个左右的消息要传送，则每个节点平均有10条消息，假定周期为10 ms、20 ms、50 ms、100 ms、1 000 ms等各有2条，每条帧长为97位，在500 kbps下6个节点的总线负载率总计43．4％。当一个节点等效离线后，还有约50条消息要发。在时钟差的影响下，可以构成一个峰值，节点在相对频差-0．2、0．4、0．6、0．8×100 ppm下的仿真结果如图3所示。其中队长度每0．2 ms统计一次，累计出该队长在整个仿真时间内的出现次数。

为了便于ECU编程，采样与写CAN总线控制器在一个任务中完成，所以假定10条消息在4 ms内就绪。仿真开始时是最坏情况：所有节点同时开始写CAN总线控制器任务。在上述频差下，节点1、2经500 s差10 ms，也就是说2个节点的10ms周期的消息就绪时间又重合了，其他节点与节点1的组合各为250 s、166 s、125 s。由于较长周期消息对挂起队长的影响较小，所以仿真的时段取得较短。以600 s的结果计算，挂起长度为16以上的情况有3 590次，占600 s内传送的1．2×10-3。需要特别注意的是，挂起队长的分布不是均匀的，因此处于等效离线而转为真正离线的机会也不是均匀分布的。由上述仿真60 s、600 s的结果看，挂起长度为16以上的情况都是3 590次，如果在最坏情况60 s内遇上了的机会便是1．2×10-2。如果在最坏情况6 s内遇上挂起长度为16以上的情况有1 005次，机会便是3．3×10-2 。

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