CAN到AVB以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的傳輸方法

CAN到AVB以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的傳輸方法

以太網(wǎng)是滿足未來汽車嵌入式系統(tǒng)通信要求的關(guān)鍵技術(shù)。以太網(wǎng)音視頻橋接（AVB）技術(shù)是一組能夠保障帶寬、限制延遲和精確時鐘同步的IEEE標(biāo)準(zhǔn)。AVB技術(shù)雖然不能取代控制器局域網(wǎng)（CAN），但兩者將在未來的汽車架構(gòu)中共存。目前還沒有關(guān)于CAN與AVB的以太網(wǎng)連接研究，且類似的協(xié)議也不適用或者效率不高。提出一種CAN到AVB的以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)傳輸方法。而網(wǎng)關(guān)設(shè)計需要遵循2個目標(biāo)：①網(wǎng)關(guān)必須能夠?qū)崟r啟用且可用于轉(zhuǎn)發(fā)；②所利用的AVB帶寬最小。首先，采用幀聚合技術(shù)將多個CAN幀聚合并調(diào)度為單個AVB以太網(wǎng)幀，以最小化帶寬要求，其中一個AVB以太網(wǎng)幀能夠封裝大約15個CAN幀；其次，為了減少轉(zhuǎn)發(fā)延遲，允許過度保留AVB資源；最后，利用先入先出隊列（FIFO），嚴(yán)格優(yōu)先級（SP）和最早期限（EDF）的調(diào)度算法選擇下一個要轉(zhuǎn)發(fā)的以太網(wǎng)幀，評估這幾種靜態(tài)和動態(tài)調(diào)度方法并確定最佳網(wǎng)關(guān)配置。結(jié)果表明，當(dāng)增加調(diào)度器復(fù)雜性時，能夠改進(jìn)網(wǎng)關(guān)的可調(diào)度性。其中，EDF調(diào)度算法是CAN 到AVB以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)傳輸?shù)淖罴颜{(diào)度算法，即如果網(wǎng)關(guān)不能使用EDF調(diào)度算法進(jìn)行調(diào)度，則該網(wǎng)關(guān)是不可被調(diào)度的。SP調(diào)度中的排序優(yōu)先級能夠提高網(wǎng)關(guān)的可調(diào)度性。理論上，先入先出隊列調(diào)度在一些不理想的條件下要優(yōu)于SP調(diào)度，但由于汽車控制器的延遲要求通常不是固定的，因此不能區(qū)分傳輸?shù)膬?yōu)先級會使先入先出隊列調(diào)度在轉(zhuǎn)發(fā)中的實時性能不佳。

所提出的方法高效且能夠進(jìn)行實時轉(zhuǎn)發(fā)且使預(yù)留的帶寬減少72%，進(jìn)而減少根據(jù)AVB網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議轉(zhuǎn)發(fā)CAN幀消耗的資源，這將大大提高汽車架構(gòu)的可擴(kuò)展性。

Christian Herber et al. Design,Automation&Test in Europe Conference& Exhibition.IEEE,2015.

編譯：趙喚