宋小慶，任維彬，2，陳克偉，王治國(guó)，王海濤

(1.裝甲兵工程學(xué)院控制工程系，北京100072;2.65545部隊(duì)，遼寧 普蘭店116200;3.75100部隊(duì)，廣西柳州545002)

綜合電子系統(tǒng)是以總線網(wǎng)絡(luò)為核心，將車內(nèi)電氣、控制、導(dǎo)航和識(shí)別等各分系統(tǒng)進(jìn)行有機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)功能綜合以提高車輛整體效能的綜合化系統(tǒng)［1］?？偩€網(wǎng)絡(luò)是軍用綜合電子系統(tǒng)的核心技術(shù)，具有嚴(yán)格實(shí)時(shí)性和高度可靠性的要求，性能優(yōu)劣直接決定綜合電子系統(tǒng)性能，影響車輛整體作戰(zhàn)效能。近年來(lái)，世界各國(guó)對(duì)軍用車輛綜合電子系統(tǒng)的發(fā)展給予高度重視，我國(guó)也在多種主戰(zhàn)坦克及步兵戰(zhàn)車上開(kāi)展了綜合電子系統(tǒng)的研究和應(yīng)用［2］。但綜合電子系統(tǒng)總線在實(shí)車應(yīng)用中所表現(xiàn)出的總線效率低、整體效能不高等問(wèn)題也較為突出［3］。

本文以某新型步兵戰(zhàn)車綜合電子系統(tǒng)總線為對(duì)象，采用Petri網(wǎng)，按照自頂向下的模塊化建模思想，利用CPN Tools建模工具，依據(jù)總線協(xié)議建立系統(tǒng)總線通信協(xié)議機(jī)制模型，仿真系統(tǒng)信息流動(dòng)態(tài)行為。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)性能指標(biāo)的分析，提出針對(duì)該綜合電子系統(tǒng)的優(yōu)化方案，提高了綜合電子系統(tǒng)總線利用率，提升了綜合電子系統(tǒng)整體效能。

1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分析

1.1 總體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

綜合電子系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)主要分為單級(jí)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和多級(jí)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。單級(jí)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是由單一總線掛接各個(gè)設(shè)備終端組成，多級(jí)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是由2種以上類型總線通過(guò)互連并掛接各個(gè)設(shè)備終端組成，其中不同類型總線通過(guò)網(wǎng)關(guān)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)互連。多級(jí)網(wǎng)絡(luò)與單級(jí)網(wǎng)絡(luò)相比，具有更好的層級(jí)管理能力，其不同種總線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以根據(jù)任務(wù)需要，按照總線協(xié)議機(jī)制，更加合理高效地實(shí)現(xiàn)消息的傳輸與調(diào)度，滿足系統(tǒng)可靠性和實(shí)時(shí)性要求，提高綜合電子系統(tǒng)整體性能。

圖1為該型戰(zhàn)車綜合電子系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)為二級(jí)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?一級(jí)網(wǎng)絡(luò)由1553B總線構(gòu)成，完成乘員子網(wǎng)間消息的傳遞和交互;二級(jí)網(wǎng)絡(luò)由CAN總線構(gòu)成，完成乘員子網(wǎng)與掛接在各個(gè)乘員終端的設(shè)備之間的通信。一級(jí)網(wǎng)絡(luò)與二級(jí)網(wǎng)絡(luò)的互連，是通過(guò)網(wǎng)關(guān)結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)2種不同總線協(xié)議的解析和消息格式的轉(zhuǎn)換。

圖1 某型步兵戰(zhàn)車綜合電子系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

1.2 協(xié)議機(jī)制分析

CAN總線協(xié)議采用基于優(yōu)先級(jí)的CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection)方式，當(dāng)多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)向總線發(fā)送消息時(shí)，優(yōu)先級(jí)高的節(jié)點(diǎn)繼續(xù)發(fā)送，而優(yōu)先級(jí)低的節(jié)點(diǎn)則主動(dòng)停止發(fā)送，等待總線空閑再繼續(xù)發(fā)送，這樣可以有效避免總線碰撞。1553B采用的是主從控制方式的總線控制?？偩€控制器(Bus Controller，BC)負(fù)責(zé)控制整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，只有BC發(fā)送命令才能引起網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳送，遠(yuǎn)程終端(Remote Terminal，RT)只能接收消息。

CAN標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)幀格式控制場(chǎng)有11位標(biāo)識(shí)符，而擴(kuò)展幀控制場(chǎng)標(biāo)識(shí)符有29位，當(dāng)傳送小于8個(gè)字節(jié)的有效字節(jié)時(shí)，CAN標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)幀傳送的位數(shù)是44～108位，而CAN擴(kuò)展幀則為64～128位。CAN幀格式詳細(xì)說(shuō)明參見(jiàn)文獻(xiàn)［4］。

根據(jù)CAN標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)幀格式定義，抽象消息傳輸要素如表1所示。其中優(yōu)先級(jí)數(shù)字越小代表該消息的優(yōu)先級(jí)越高，數(shù)據(jù)指有效數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)，周期為1 ms。

1553B協(xié)議規(guī)定每個(gè)字字長(zhǎng)為20位，有效信息為16位，每個(gè)字的前3位為單字的同步頭，而最后一位是奇偶位［5］。1553B字格式及具體傳送方式參見(jiàn)文獻(xiàn)［6］，限于篇幅，不再贅述。根據(jù)1553B消息傳送方式和字格式的定義，抽象消息要素和標(biāo)識(shí)碼對(duì)應(yīng)關(guān)系如表2所示。

2 信息流規(guī)劃

2.1 信息分類

在綜合電子系統(tǒng)中，消息根據(jù)是否具有確定的周期可以分為2類:確定性消息和隨機(jī)性消息［1］。確定性消息傳輸?shù)膬?nèi)容主要包括車輛工況、行駛路線、周電設(shè)備參數(shù)等信息，隨機(jī)性消息主要包括緊急任務(wù)指令和三防火警信息等。其中隨機(jī)性消息中，一部分任務(wù)指令需要不同任務(wù)終端的多個(gè)設(shè)備之間協(xié)同完成，這樣的信息傳遞需要經(jīng)由1553B一級(jí)網(wǎng)絡(luò)在不同任務(wù)終端之間進(jìn)行信息傳遞。

表1 消息傳輸要素對(duì)應(yīng)關(guān)系

表2 消息傳輸格式對(duì)應(yīng)關(guān)系

2.2 流動(dòng)過(guò)程模型分析

結(jié)合CAN總線構(gòu)成的二級(jí)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)CAN總線靜態(tài)結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)行為及功能進(jìn)行概括，制定信息流控制過(guò)程如圖2所示。按照功能劃分為4部分，第1部分為初始化功能模塊，將周期性消息初始化到各個(gè)節(jié)點(diǎn)。第2部分為節(jié)點(diǎn)內(nèi)消息產(chǎn)生模塊，其工作詳細(xì)過(guò)程如圖3所示，節(jié)點(diǎn)內(nèi)初始表表示等待初始化的周期性消息，這些消息將被送入節(jié)點(diǎn)內(nèi)部進(jìn)行處理:首先按照產(chǎn)生的時(shí)間進(jìn)行排序，然后取出本節(jié)點(diǎn)最早產(chǎn)生的消息，獲取其產(chǎn)生時(shí)間，根據(jù)CAN總線協(xié)議機(jī)制，每次只能取出一幀消息。第3部分為總線競(jìng)爭(zhēng)模塊，分為2種情況:有隨機(jī)性消息產(chǎn)生的過(guò)程及無(wú)隨機(jī)性消息產(chǎn)生的過(guò)程。有隨機(jī)性消息產(chǎn)生的過(guò)程中，產(chǎn)生的消息首先要和隨機(jī)性消息參與總線使用權(quán)的競(jìng)爭(zhēng)，進(jìn)行優(yōu)先級(jí)的仲裁，優(yōu)先級(jí)高的消息幀勝出。在沒(méi)有隨機(jī)性消息注入的過(guò)程中，產(chǎn)生的消息參與總線使用權(quán)的競(jìng)爭(zhēng)。一般情況下，隨機(jī)性消息比較緊急和重要，因此設(shè)定隨機(jī)性消息的優(yōu)先級(jí)較高，一般會(huì)在仲裁過(guò)程中勝出。當(dāng)有大量消息幀競(jìng)爭(zhēng)總線使用權(quán)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生隊(duì)列延時(shí)，超過(guò)消息發(fā)送的最大延時(shí)后該消息幀失效而被取消。第4部分為消息接收模塊，根據(jù)目的節(jié)點(diǎn)地址標(biāo)識(shí)，送入目的節(jié)點(diǎn)。

圖2 信息流流動(dòng)過(guò)程

圖3 節(jié)點(diǎn)內(nèi)部消息產(chǎn)生過(guò)程

3 賦時(shí)顏色Petri網(wǎng)對(duì)應(yīng)關(guān)系

3.1 賦時(shí)顏色Petri網(wǎng)定義

定義1:顏色Petri網(wǎng)是一個(gè)七元組:CPN=(S，T，F(xiàn)，C，W，I，M0) ，其詳細(xì)定義參見(jiàn)文獻(xiàn)［7］。

定義2:一個(gè)賦時(shí)顏色Petri網(wǎng)(Colored Timed Petri Net，CTPN)是一個(gè)二元組(CPN，τ)，其中 CPN是一個(gè)顏色Petri網(wǎng)，τ是一個(gè)時(shí)間映射函數(shù)［8］。τ:T0∪R+規(guī)定了網(wǎng)中每個(gè)變遷t的持續(xù)時(shí)間。當(dāng)持續(xù)時(shí)間為0時(shí)稱之為瞬時(shí)變遷，不為0時(shí)稱之為時(shí)延變遷。由于τ的引入，使得賦時(shí)顏色Petri網(wǎng)可以用于分析系統(tǒng)時(shí)間層次的性能，在一個(gè)CTPN中若時(shí)間與每一變遷關(guān)聯(lián)，將得到一個(gè)賦時(shí)顏色Petri網(wǎng)。在建模過(guò)程中，通常用庫(kù)所表示消息所處的狀態(tài)或位置，變遷表示消息傳遞的動(dòng)作或過(guò)程，顏色集是傳遞的消息的各個(gè)要素的集合，賦時(shí)代表消息傳遞過(guò)程中產(chǎn)生的延時(shí)［9］。

3.2 動(dòng)態(tài)行為仿真

利用Petri網(wǎng)仿真建模工具CPN Tools對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行建模［10－11］，按照自頂向下的模塊化建模思想，仿真CAN總線和1553B總線通信協(xié)議機(jī)制運(yùn)行。其中炮長(zhǎng)任務(wù)終端的CAN總線發(fā)送模塊如圖4所示:融合庫(kù)所GunComputer代表消息經(jīng)初始化后等待發(fā)送的狀態(tài);StructHelper0代表發(fā)送計(jì)時(shí)器;庫(kù)所Cache0代表發(fā)送緩存區(qū);庫(kù)所DataMoniter0代表發(fā)送計(jì)數(shù)器;PriorBSP0代表位流處理器;庫(kù)所A0代表發(fā)送緩沖區(qū);庫(kù)所0和T0是融合庫(kù)所，通過(guò)控制其使能標(biāo)識(shí)實(shí)現(xiàn)周期性消息按照時(shí)間順序每次發(fā)送一幀;庫(kù)所 RandStrInterface0代表節(jié)點(diǎn)緩存;變遷StructHelper01代表緩沖器;庫(kù)所TReg0代表接收緩沖區(qū);變遷PriorBSP01代表位流處理器。CAN總線發(fā)送模塊工作過(guò)程如下。

圖4 炮長(zhǎng)任務(wù)終端CAN總線發(fā)送模塊

庫(kù)所GunComputer執(zhí)行變遷StructHelper0，將本節(jié)點(diǎn)的周期性命令幀表一次性全部送入代表本節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，等待總線仲裁。變遷TimeBSP0通過(guò)背景函數(shù)的作用，將節(jié)點(diǎn)周期性命令按照產(chǎn)生時(shí)間順序進(jìn)行排序，每次執(zhí)行最先產(chǎn)生的一幀周期性命令，送入本節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)緩存Cache0中，庫(kù)所T0存放使能標(biāo)識(shí)，限制變遷TimeBSP0連續(xù)發(fā)生，使TimeBSP0每次執(zhí)行只能取出最先產(chǎn)生的一幀命令。在使能標(biāo)識(shí)被歸還前，變遷TimeBSP0執(zhí)行能力被限制，從而模擬周期性消息幀按照產(chǎn)生時(shí)間順序每次取出最早產(chǎn)生的一幀進(jìn)行發(fā)送的過(guò)程，保證周期性消息的發(fā)送按照其產(chǎn)生時(shí)間的先后順序進(jìn)行。

庫(kù)所Token中存放使能標(biāo)識(shí)，使變遷Rec能夠通過(guò)CPN Tools提供的底層函數(shù)接口，接收代表隨機(jī)性命令的字符串，并解析形成命令幀表送入代表節(jié)點(diǎn)緩存的庫(kù)所RandStrInterface0中，從而完成隨機(jī)性命令幀的初始化過(guò)程。通過(guò)變遷StructHelper01的執(zhí)行，將隨機(jī)性命令幀形成隊(duì)列送入代表節(jié)點(diǎn)緩存的庫(kù)所TReg01中。變遷PriorBSP01通過(guò)執(zhí)行，將庫(kù)所TReg01中的隨機(jī)性命令幀待發(fā)送隊(duì)列按照顏色集中規(guī)定的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行排序，取出優(yōu)先級(jí)最高的一幀送入庫(kù)所Cache0中，從而模擬隨機(jī)性消息按照優(yōu)先級(jí)的順序進(jìn)行發(fā)送。庫(kù)所Cache0中存放周期性命令中最早產(chǎn)生的命令幀和可能存放著隨機(jī)性命令中優(yōu)先級(jí)最高的命令，變遷DataMoniter0代表發(fā)送計(jì)數(shù)器，對(duì)數(shù)據(jù)幀數(shù)以及有效字節(jié)數(shù)等參數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，通過(guò)執(zhí)行形成隊(duì)列并送入代表數(shù)據(jù)發(fā)送緩存區(qū)的TEC0中。變遷PriorBSP0通過(guò)執(zhí)行，將庫(kù)所TEC0中的周期性和隨機(jī)性命令先按照產(chǎn)生時(shí)間，再按照優(yōu)先級(jí)的順序，確保在同一時(shí)刻產(chǎn)生時(shí)間最早的消息幀最先發(fā)送。在沒(méi)有時(shí)間更早的消息情況下，則優(yōu)先級(jí)最高的消息進(jìn)行發(fā)送。通過(guò)確定這樣的規(guī)則和順序，模擬消息發(fā)送的邏輯順序。將通過(guò)這樣的規(guī)則和順序獲得發(fā)送權(quán)的消息幀送入輸出端口A0中，同時(shí)將使能標(biāo)識(shí)歸還T0。庫(kù)所0存放使能標(biāo)識(shí)，限制變遷PriorBSP0每次只能取出一幀命令幀。限于篇幅，其他模塊及工作過(guò)程不予贅述。

4 仿真結(jié)果分析

4.1 性能指標(biāo)定義

綜合電子系統(tǒng)的性能指標(biāo)，主要包括總線負(fù)載、總線效率、平均延遲率等。其中:總線負(fù)載和總線效率這2個(gè)性能指標(biāo)是用來(lái)衡量總線上信息傳輸?shù)膿頂D程度，二者描述的角度不同;平均延遲率是反映消息幀在總線傳輸過(guò)程中的平均滯留時(shí)間。

式(1)中:m1為在固定時(shí)間內(nèi)實(shí)際傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位數(shù)，單位為bit;n1為總線傳輸?shù)奈凰俾?，? bit/μs;t1為固定時(shí)間值，單位為μs。式(2)中:t3為一位傳輸?shù)臅r(shí)間，在1 Mbit/s的速率下為1 μs;n3為傳輸?shù)目偽粩?shù);t2為一位數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)間，n2為數(shù)據(jù)位數(shù)。式(3)中:t4為產(chǎn)生延時(shí);t5為傳輸延時(shí);t6為隊(duì)列延時(shí);t7為接收延時(shí)，單位都是μs;其中Cm的公式為［12］Cm=［64n+8Sm+(54+8Sm)］τbit+Pcons，n為傳輸?shù)臄?shù)據(jù)幀數(shù)，Sm為數(shù)據(jù)幀中有效數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)，τbit為位時(shí)間，Pcons是一個(gè)與物理電氣介質(zhì)電氣特性相關(guān)的參數(shù)。按照現(xiàn)在的總線通信能力和處理器運(yùn)算速率，t4、t5可以忽略不計(jì)，t6、t7通過(guò)在模型中設(shè)定傳輸速率計(jì)算獲得。通過(guò)模型運(yùn)行和編程計(jì)算，可得性能指標(biāo)參數(shù)列表，其中炮長(zhǎng)任務(wù)終端部分性能指標(biāo)參數(shù)如表3所示。

表3 炮長(zhǎng)任務(wù)終端部分性能指標(biāo)參數(shù)列表

4.2 系統(tǒng)總線性能優(yōu)化方案

4.2.1 方案 1

根據(jù)車長(zhǎng)端性能指標(biāo)參數(shù)列表，可得車長(zhǎng)任務(wù)終端總線負(fù)載與有效數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)性能關(guān)系曲線，如圖5所示，設(shè)定所有消息幀有效數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為0～8位，消息發(fā)送平均時(shí)間間隔為600 μs，傳輸速率為1 Mbit/s。從圖5可看出:在CAN節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度不斷增加的過(guò)程中，在總線上傳輸?shù)挠行?shù)據(jù)字節(jié)總數(shù)也在不斷增加，網(wǎng)絡(luò)負(fù)載隨之接近線性關(guān)系不斷增加。這是因?yàn)殡S著節(jié)點(diǎn)發(fā)送CAN幀的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度的增加，單位時(shí)間內(nèi)網(wǎng)絡(luò)上的比特流量也在不斷增加，占用系統(tǒng)的帶寬在不斷變大，因而系統(tǒng)的后備能力也在不斷減弱。所以，在確定的時(shí)間段內(nèi)，為保證系統(tǒng)具備相當(dāng)處理隨機(jī)性消息的能力，應(yīng)合理控制總線負(fù)載，留有一定的預(yù)備帶寬，可以根據(jù)該曲線大致確定在確定時(shí)間段內(nèi)經(jīng)總線傳輸?shù)挠行?shù)據(jù)字節(jié)總數(shù)，并由此設(shè)計(jì)每幀所攜帶有效數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)，滿足總線系統(tǒng)傳輸要求。

但是留有預(yù)備帶寬的方法，在提高系統(tǒng)處理隨機(jī)性消息的同時(shí)，又會(huì)對(duì)總線帶寬造成浪費(fèi)，所以在盡可能縮小裕量帶寬的同時(shí)，盡量減小總線開(kāi)銷(如同步頭、幀結(jié)束等無(wú)效信息位)，增加單幀有效數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)。結(jié)合車輛綜合電子系統(tǒng)任務(wù)傳輸要求，可以將相關(guān)消息幀進(jìn)行合并，將原來(lái)的多幀消息通過(guò)添加標(biāo)識(shí)位進(jìn)行合并，在接收端進(jìn)行編程處理，將合并的幀進(jìn)行解析，從而增加單幀有效信息量，減少無(wú)用系統(tǒng)開(kāi)銷。實(shí)際應(yīng)用也證明了該方法的有效性。

圖5 總線負(fù)載與有效數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)關(guān)系曲線

4.2.2 方案 2

CAN總線引入位填充機(jī)制:發(fā)送節(jié)點(diǎn)的傳輸控制器在連續(xù)檢測(cè)到5個(gè)相同極性位之后插入一個(gè)相反極性位，接收節(jié)點(diǎn)在接收時(shí)也會(huì)檢查相同極性的位數(shù)，并把填充位從位流中去除。位填充機(jī)制使得總線上實(shí)際傳輸?shù)南⑽粩?shù)大于原始消息位數(shù)。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)幀，可以得到在不同填充位數(shù)下數(shù)據(jù)傳輸效率與字節(jié)數(shù)的關(guān)系，對(duì)于數(shù)據(jù)域?yàn)?～8個(gè)字節(jié)的報(bào)文，在網(wǎng)絡(luò)傳輸過(guò)程中填充位的增加都會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸效率的降低，這對(duì)于網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)是十分不利的，所以采取措施降低填充位數(shù)量對(duì)CAN網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸有很積極的作用。很多學(xué)者對(duì)減少填充位數(shù)量做了大量的研究工作［13］，其中有一種十分簡(jiǎn)便的改進(jìn)填充方法就是適當(dāng)?shù)剡x取標(biāo)識(shí)符，使幀起始位、仲裁域和控制域都不參與位填充，以此來(lái)減少參與填充的位數(shù)，從而提高報(bào)文的數(shù)據(jù)傳輸效率。

綜合電子信息系統(tǒng)內(nèi)周期性消息的主要內(nèi)容為工作狀況參數(shù)和導(dǎo)航信息等，以該型步兵戰(zhàn)車為例，其中的周期性消息中，主要包括發(fā)動(dòng)機(jī)工況參數(shù)和導(dǎo)航坐標(biāo)參數(shù)等信息，該類信息在實(shí)際的應(yīng)用中不要求很高的可靠性，因此可以考慮在這類的周期性消息傳輸中，利用這種改進(jìn)的填充方法適當(dāng)?shù)剡x取標(biāo)識(shí)符，減少參與填充的位數(shù)，提高報(bào)文的傳輸效率。

對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)格式的數(shù)據(jù)幀，若幀起始、仲裁域和控制域參與位填充，并考慮前幀的幀間空間，則單幀消息填充的位數(shù)最大約為4位，以車長(zhǎng)任務(wù)終端北斗衛(wèi)星導(dǎo)航設(shè)備節(jié)點(diǎn)為例，該節(jié)點(diǎn)向車長(zhǎng)任務(wù)終端實(shí)時(shí)反饋導(dǎo)航信息，以100個(gè)周期為研究時(shí)間域，通過(guò)模型仿真結(jié)合網(wǎng)絡(luò)編程可得優(yōu)化前與優(yōu)化后總線效率數(shù)據(jù)，如表4所示。

表4 總線效率對(duì)比表

根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得數(shù)據(jù)傳輸效率與有效數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)關(guān)系曲線，如圖6所示。從該曲線可以看出:經(jīng)過(guò)優(yōu)化后的數(shù)據(jù)總線效率明顯高于單幀相同有效數(shù)據(jù)字節(jié)未優(yōu)化時(shí)的效率，而且隨著研究時(shí)間域的增長(zhǎng)，這種趨勢(shì)將更加明顯，優(yōu)化的效果也更加顯著。采用合理選擇仲裁域，減少填充位的發(fā)生，可以有效提高總線傳輸效率，盡管這種選擇會(huì)喪失部分仲裁域的取值，但是剩余的仲裁域取值空間針對(duì)實(shí)際的消息傳輸?shù)亩x和安排，仍然可以有很大裕量地滿足應(yīng)用要求。

圖6 傳輸效率對(duì)比曲線圖

5 結(jié)論

本文通過(guò)Petri網(wǎng)對(duì)總線協(xié)議機(jī)制建模，進(jìn)行的相關(guān)性能分析和研究還比較簡(jiǎn)單，還可從以下幾個(gè)方面進(jìn)行進(jìn)一步的探索和研究。

1)方案1中只是對(duì)系統(tǒng)內(nèi)周期性信息進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和探討，對(duì)于系統(tǒng)內(nèi)非周期性信息也同樣適用?？紤]到非周期性信息數(shù)目相對(duì)較少，對(duì)一般模式下總線性能指標(biāo)影響不大，所以未在方案1實(shí)驗(yàn)中涉及。

2)方案2中當(dāng)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)大量信息進(jìn)行優(yōu)化過(guò)程中，數(shù)據(jù)傳輸效率的優(yōu)化效果將體現(xiàn)更加明顯，已通過(guò)CANoe硬件測(cè)試進(jìn)行驗(yàn)證。本文只是針對(duì)該型步兵戰(zhàn)車內(nèi)信息流作一般情況下初步探討。

3)所采用Petri網(wǎng)建模的方式，相比較已有研究，具有較好的數(shù)學(xué)支撐，可以對(duì)實(shí)際未存在綜合電子系統(tǒng)進(jìn)行仿真和分析研究，并對(duì)相關(guān)性能進(jìn)行預(yù)測(cè)和評(píng)估。

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