CAN总线通信过程的Stateflow建模与仿真

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基于OPNET的CAN网络建模与仿真

2) 一个节点检测到错误时 ,会进行错误标记
通知所有节点进行错误处理.
错误处理模块如图 4b所示. 文献 [ 8 ]中表明
在通信过程中更关注最坏情况 ,主动错误时取值
12 bit的传输时间作为错误标志 ,被动错误时取值
20 bit的传输时间作为错误标志 ,考虑 8 bit的错误
界定符 [ 1 ] ,则在图 4b的 ERR 状态中实现错误间
(北京航空航天大学电子信息工程学院 , 北京 100191)
摘要 : 为分析控制器局域网 ( Controller A rea Network, CAN )协议 ,评价 CAN 网络性能 ,提出在 OPNET网络仿真环境中 CAN 网络模型的建模方法. 采用网络层次化建模方法构建节点模型. 介质访问控制 (M edium Access Control, MAC)子层中设计 MAC、错误处理和帧间空间模块 ,保证系统结构清晰. 通过进程设计 ,MAC模块中实现了网络实时性模型 ;错误处理模块中实现了连续错误下网络不可用模型. 定义和编辑链路及数据帧模型. 根据实例模型进行网络模型的配置和仿真. 仿真结果与实例测试结果一致 ,验证了网络模型的有效性. 通过分析具体网络仿真环境下的仿真结果 ,对 CAN 网络性能进行了讨论. 该模型提供了独立可编辑的节点模型 ,链路模型和数据帧模型 ,可实现灵活的网络配置 ,用于不同网络拓扑分析.
舶工业等各个领域. 随着 CAN 总线技术的发展 ,其网络结构日趋
复杂 ,规模日趋庞大 ,所以对用于网络规划和设计的网络仿真技术的需求也日趋强烈. 对复杂的通信系统进行有效、逼真的建模仿真 ,才能对网络进行综合分析与评价 ,提出性能价格比择优的解决方案. 目前 ,对于 CAN 网络建模与仿真的研究已

Dspace--Canoe--Stateflow三种软件的比较及所用领域分析

Dspace Canoe Stateflow三种软件的比较20年前，dSPACE开启了实时控制系统的先河，吸引了全球无数的眼光，今天的dSPACE已经成为开发和测试机械控制系统工程的市场领导者。

dSPACE(digital SignalProcessing And Control Engineering)实时仿真系统是由德国dSPACE公司开发的一套基于MAT-LAB/Simulink的辅助系统开发及半实物仿真的软硬件工作平台，实现了和MATLAB/Simulink/RTW的完全无缝连接，使得控制器的仿真模型和算法能够通过dSPACE应用于伺服控制器的开发。

1.1 dSPACE的功能特点dSPACE实时系统由两部分组成，一是硬件系统，二是软件环境。

Dspace 的软件环境主要由两大部分组成，一部分是实时代码的生成和下载软件RTI(Real 一TimenIetarfec)，它是连接dSAPCE实时系统与Matlab/simulink纽带，通过对RTW(Real一TimeWorkshop)进行扩展，可以实现从simulnik模型到dSAPCE实时硬件代码的自动下载。

另一部分为测试软件，其中包含了综合实验与测试环境(软件)ControlDesk、自动试验及参数调整软件MUB/MTRACE、PC与实时处理器通信软件CUB以及实时动画软件RealMotion等。

硬件系统主要分两大类:一是把处理器和I/O集成到一个板子上，形成一个完整的实时仿真系统的单板系统;二是将实时处理器和用户接口完全分开，以实现处理器能力和I/O能力的自由扩展，处理器和I/O之间通信由PHS(PeriPheral High一Speed Bus)总线实现的标准组件系统。

dSAPCE实时仿真系统具有许多其它仿真系统具有的无法比拟的优点:dSAPCE组合性很强、dSAPCE的过渡性和易于掌握和使用、对产品实时控制器的支持性强、快速性好、性能价格比高、实时性好、可靠性高、灵活性强。

CAN现场总线通信控制协议的仿真及性能分析

CAN现场总线通信控制协议的仿真及性能分析控制器局域网（CAN）属于现场总线的范畴，是一种有效支持分布式控制系统的串行通信网络。

它是由德国博世公司在20 世纪80 年代专门为汽车行业开发的一种串行通信总线。

由于其通信速率高、工作可靠、调试方便、使用灵活和性价比高等优点，己经在汽车业、航空业、工业控制、安全防护等领域中得到了广泛应用，被公认为几种最有前途的总线之一，其协议也发展为重要的国际标准。

随着CAN 总线在各个行业和领域的广泛应用，其通信性能也越来越受到人们的关注。

目前，已有很多学者对CAN 总线通信性能进行分析研究。

文中在分析CAN 总线通信控制协议的基础上，在MATLAB/Sinulink 软件Stateflow 仿真环境下，利用有限状态机理论对CAN 总线通信系统进行了形式化建模。

通过此仿真模型，分析了CAN 总线通信系统中负载率的变化对网络吞吐量、平均信息时延、通信冲突率、网络利用率、网络效率以及负载完成率的影响。

1 CAN 总线通信控制协议根据ISO11898（1993）标准，CAN 从结构上分为物理层和数据链路层，数据链路层又包括逻辑链路层控制子层（LLC）和介质访问控制子层（MAC）。

在CAN 总线系统中，节点间通过公共传输介质传输数据，因而数据链路层是总线的核心部分。

CAN 总线数据链路层的通信介质访问控制方式为事件触发，采用CSMA/CD.只要总线空闲，网络上任意节点均可在任意时刻主动地向网络上其他节点发送信息，而不分主从，节点在请求发送信息时，首先侦听总线状态，若总线空闲（或等待至总线空闲）则开始发送。

当多个节点同时发送产生冲突时，采用非破坏性位仲裁机制，即借助ID 标识符及逐位仲裁规则，低优。

Stateflow系统建模(全)

状态图更新
Inherited: (1)有输入事件定义。按照事件触发更新。当相应类型的事件发生时，进行状态的转移、动作的执行。 (2)未定义输入事件但定义了输入数据。模型按照与其连接的SIMULINK输入信号中更新频率最高的信号更新周期来仿真。如果输入数据是常量，按照第三种情况。 (3)既未定义输入事件又未定义输入数据。模型继承其父层次模型的更新周期。 Discrete:模型看做具有固定周期的离散块。在设置该更新模式时，要设置属性“SAMPLE TIME”作为更新周期，单位秒 Continuous:STATEFLOW框图好比SIMULINK模型中的一个连续系统模块，按照系统仿真步长完成更新。
状态图更新
1 z Sine Wave Unit Delay
in counter out
Scope
Chart Display
11
按照不同的更新模式进行更新： Inherited:按照单位延迟的采集周期1秒 state_update_inherit.mdl Discrete:按照设定的Sample time state_update_discrete.mdl Continuous：按照整个系统的仿真长 state_update_continue.mdl
流程图建模创建流程图注意事项：
•因为流程图中不存在状态，也就没有转移及转移动作，
所有动作都在条件动作中完成。 •在流程图中，存在且仅存在一个终止节点，流程图的更新执行最终终止在流程图的终止节点上。 •所有转移通路都必须最终汇合到终止节点。
•为每一个分支节点提供无条件的转移通路，用于控制一
些异常情况或者未预料到的情况。
5.真值表 6.图形函数工具 7.内嵌Matlab函数 8.模型整理工具 9.函数调用 10放大缩小工具

详解Stateflow建模和应用实例

port_label('input',1,'signal');port_label('output',1,'gain');port_label('output',2,'saturation');port_label('output',3,'sample');port_label('output',4,'error');image(imread('dianji.jpg'))第3章Stateflow建模与应用Stateflow是有限状态机（finite state machine）的图形工具，它通过开发有限状态机和流程图扩展了Simulink的功能。

Stateflow使用自然、可读和易理解的形式，可使复杂的逻辑问题变得清晰与简单，并且还与MATLAB\Simulink紧密集成，为包含控制、优先级管理、工作模式逻辑的嵌入式系统设计提供了有效的开发手段，是本书的核心内容之一。

读者在5~8章将看到Stateflow应用于MCU器件的嵌入式开发，尤其显得得心应手，一些采用传统方法难于实现的算法，如果利用Stateflow建模却非常容易。

大到导弹、航空航天器的控制，小到点亮一个发光二极管，Stateflow都非常称职。

Stateflow状态图模型，还可利用Stateflow Coder 代码生成工具，直接生成C代码。

Stateflow的主要功能包括：●使用层次化、可并行的、有明确执行语义的元素，来描述复杂的逻辑系统。

●采用流程图定义图形化函数。

●利用真值表实现表格形式的功能。

●使用临时逻辑处理状态转移与事件。

●支持Mealy和Moore有限状态机。

●可集成用户自定义的C代码。

●可用动画的形式显示状态图的仿真运行过程，并可记录数据。

●调试器使用图形化断点进行单步调试，并可观察其中的数据。

Dspace--Canoe--Stateflow三种软件的比较及所用领域分析

1.1 dSPACE的功能特点dSPACE实时系统由两部分组成，一是硬件系统，二是软件环境。

stateflow仿真优点

stateflow仿真优点以stateflow仿真优点为标题，写一篇文章。

在系统建模和仿真领域，stateflow是一种被广泛使用的工具，它提供了一种直观而强大的方法来描述和模拟系统的行为。

stateflow的仿真优点包括以下几个方面。

stateflow提供了一种直观的图形化建模界面，使得系统的行为可以用状态图的形式进行描述。

这种图形化建模方式不仅使得系统的行为更加可视化，而且可以更容易理解和检查系统的逻辑。

与传统的文本编程相比，stateflow的图形化界面可以更直观地展示系统的状态转移和事件触发，使得系统的建模更加高效和准确。

stateflow具有强大的仿真能力。

它可以对系统进行高度精确的仿真，模拟系统在不同状态下的行为，并可以根据不同的输入条件和事件触发进行相应的响应。

stateflow提供了丰富的仿真工具和功能，可以对系统进行逐步调试和分析，帮助开发人员快速定位问题并进行修复。

通过stateflow的仿真功能，系统的开发和测试过程变得更加高效和可靠。

第三，stateflow具有灵活的扩展性。

它可以与其他建模和仿真工具进行无缝集成，如Simulink等，从而实现更复杂系统的仿真和分析。

stateflow可以与Simulink中的模型进行交互，通过对系统的状态进行建模和仿真，可以更好地理解系统的行为和性能。

同时，stateflow还提供了丰富的函数库和工具箱，可以满足不同系统建模和仿真的需求。

stateflow还具有良好的可视化和文档生成能力。

它可以自动生成系统的状态图和状态转移图，并支持导出为各种格式，如PDF、Word等。

通过这些可视化和文档生成功能，开发人员可以更好地与团队成员进行沟通和交流，并可以方便地记录系统的设计和实现过程。

stateflow作为一种强大的系统建模和仿真工具，具有直观的图形化建模界面、强大的仿真能力、灵活的扩展性以及良好的可视化和文档生成能力。

它不仅可以提高系统开发的效率和可靠性，而且可以帮助开发人员更好地理解和分析系统的行为和性能。

智能汽车CAN总线通信系统的建模与验证

第３７卷第７期计算机应用与软件Ｖｏｌ３７Ｎｏ．７２０２０年７月ＣｏｍｐｕｔｅｒＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓａｎｄＳｏｆｔｗａｒｅＪｕｌ．２０２０智能汽车ＣＡＮ总线通信系统的建模与验证张　芮　王　瑞楚　敏（首都师范大学信息工程学院　北京１０００４８）（首都师范大学轻型工业机器人与安全验证北京市重点实验室　北京１０００４８）收稿日期：２０１９－０３－１８。

国家自然科学基金项目（６１７０２３４８，６１５７２３３１，６１４７２４６８）。

张芮，硕士生，主研领域：形式化验证。

王瑞，教授。

楚敏，硕士生。

摘　要车载通信系统是智能车辆与外界环境交互的媒介和内部报文信息传输的载体。

为了保证智能车辆通信系统的安全性和可靠性，对智能汽车基于控制器局域网络（ＣｏｎｔｒｏｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ，ＣＡＮ）总线的通信过程进行分析并建立时间自动机模型。

加入对通信过程中网关的分析和建模，模拟外部环境到内部单元之间不同速率通信过程；抽取车辆通信系统需要满足的属性。

运用模型检测工具验证了智能车辆通信的实时性和正确性。

结果表明该模型可以满足有关属性，确保车辆在遇到突发紧急的交通情况下，通信系统能够及时传递数据，车辆做出正确的反应并且辅助驾驶员做出相应操作。

关键词形式化验证　智能汽车　控制器局域网络总线　通信系统　时间自动机中图分类号　ＴＰ３１１文献标志码　ＡＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００３８６ｘ．２０２０．０７．００１ＭＯＤＥＬＩＮＧＡＮＤＶＥＲＩＦＩＣＡＴＩＯＮＯＦＣＡＮＢＵＳＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳＹＳＴＥＭＩＮＩＮＴＥＬＬＩＧＥＮＴＶＥＨＩＣＬＥＺｈａｎｇＲｕｉ　ＷａｎｇＲｕｉ　ＣｈｕＭｉｎ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣａｐｉｔａｌＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００４８，Ｃｈｉｎａ）（ＢｅｉｊｉｎｇＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＬｉｇｈｔＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＲｏｂｏｔａｎｄＳａｆｅｔｙＶｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ＣａｐｉｔａｌＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００４８，Ｃｈｉｎａ）ＡｂｓｔｒａｃｔＶｅｈｉｃｌｅｍｏｕｎｔｅｄｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｉｓｔｈｅｍｅｄｉｕｍｆｏｒｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｖｅｈｉｃｌｅｓｔｏｉｎｔｅｒａｃｔｗｉｔｈｔｈｅｅｘｔｅｒｎａｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｎｄｔｈｅｃａｒｒｉｅｒｆｏｒｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｏｆｉｎｔｅｒｎａｌｍｅｓｓａｇｅ．Ｔｏｅｎｓｕｒｅｔｈｅｓａｆｅｔｙａｎｄｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｖｅｈｉｃｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｖｅｈｉｃｌｅｂａｓｅｄｏｎＣＡＮＢＵＳｉｓａｎａｌｙｚｅｄａｎｄａｔｉｍｅｄａｕｔｏｍａｔａｍｏｄｅｌｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｍｏｄｅｌｉｎｇｏｆｔｈｅｇａｔｅｗａｙｉｎｔｈｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｗｅｒｅａｄｄｅｄｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｒａｔｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｆｒｏｍｔｈｅｅｘｔｅｒｎａｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｔｏｔｈｅｉｎｔｅｒｎａｌｕｎｉｔ．Ｔｈｅａｔｔｒｉｂｕｔｅｓｔｈａｔｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｎｅｅｄｓｔｏｍｅｅｔｗｅｒｅｅｘｔｒａｃｔｅｄ．Ｔｈｅｒｅａｌｔｉｍｅａｎｄｃｏｒｒｅｃｔｎｅｓｓｏｆｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｖｅｈｉｃｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｗｅｒｅｖｅｒｉｆｉｅｄｂｙｕｓｉｎｇｍｏｄｅｌｄｅｔｅｃｔｉｏｎｔｏｏｌｓ．Ｔｈｅｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｍｏｄｅｌｃａｎｍｅｅｔｔｈｅｒｅｌｅｖａｎｔａｔｔｒｉｂｕｔｅｓ，ｗｈｉｃｈｅｎｓｕｒｅｔｈａｔｔｈｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｃａｎｔｉｍｅｌｙｔｒａｎｓｆｅｒｄａｔａ，ｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅｍａｋｅｓｔｈｅｃｏｒｒｅｃｔｒｅｓｐｏｎｓｅａｎｄａｓｓｉｓｔｔｈｅｄｒｉｖｅｒｔｏｍａｋｅｔｈｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｏｐｅｒａｔｉｏｎｉｎｃａｓｅｏｆｅｍｅｒｇｅｎｃｙｔｒａｆｆｉｃ．　ＫｅｙｗｏｒｄｓＦｏｒｍａｌｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ　Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｖｅｈｉｃｌｅ　ＣＡＮＢＵＳ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ　Ｔｉｍｅｄａｕｔｏｍａｔａ０　引　言智能汽车的兴起为普通汽车向无人驾驶汽车转变提供了可能性，但这个过程不是一蹴而就的，需要经历一个漫长的时期［１］。

CAN总线仿真环境的构建及在教学中的应用6页word

CAN总线仿真环境的构建及在教学中的应用0 引言由于在汽车工业的快速发展过程中，需要安装在汽车上的电子设备不继增加，因此点对点连接这些汽车电子设备的专用电子线路迅速膨胀，连接起来更加复杂和繁琐。

为进一步提高系统的可靠性和故障诊断能力，将连接线路进行简化，使数据资源在各电控单元之间进行共享更加方便，汽车网络总线技术就是有效解决这个问题的方法[1-2]。

在车载网络通信中，由于CAN总线具有布线简单、典型的总线型结构、能够有效地节约布线和维护成本、性能稳定可靠、实时性与抗干扰能力强、传输的距离远等一系列优点，因此在现代工业控制中应用广泛。

由于CAN 总线通信网络的设计有很多参数需要设置，而CAN总线工作性能直接受到这些参数设定的影响，但是在没有辅助工具帮助的情况下，参数的有效设定只能凭汽车工程师的经验和不断地尝试摸索。

因此，需要有合适的工具和可行的方法对CAN总线网络进行有效的仿真和评估，从而提高汽车工程师设计CAN总线网络以及在评估CAN总线网络性能方面的效率[4]。

1 CAN总线协议分析为了能实现对CAN总线网络的仿真，非常有必要对CAN总线通讯协议进行深入研究。

须建立起任意两个或多个CAN设备之间的兼容性，这是CAN 总线通讯协议定义的目的。

CAN总线具有以下特性[5]：①报文的优先权；②保证延迟时间；③设置灵活；④系统内数据的一致性（System Wide Data Consistency）；⑤多主机（对等）；⑥错误检测和错误标定；⑦当总线处于空闲时，能够自动将破坏的报文重新传输；⑧能够将网络节点的永久性错误和暂时性错误区分开，并且可以将CAN的错误节点自动关闭。

CAN的ISO/OSI参考模型的分层结构如图1所示[6]。

从其参考模型的分层结构可以看出，CAN通讯协议的结构划分为两层：数据链路层（Data Link Layer）与物理层（Physical Layer）。

在CAN中，为了解决不同通信节点之间进行消息传输时的电气属性，物理层为所有通信节点共享使用。

控制策略模型建模规范（STATEFLOW）

控制策略模型建模规范（STATEFLOW）6.1. 基本行为和状态1. Stateflow模块中至少有两个状态，且要有默认状态，每个状态不能只有一个子状态。

2. Stateflow状态图嵌套不能多于3层。

3. 单一状态视图内的子状态个数控制在6个以内，最高不超过9个。

4. Stateflow中的逻辑，不使用MATLAB函数、指令、运算符。

5. 逻辑类型的信号禁止执行比较操作。

（使用if（logical type signal））6. 逻辑运算不能用于两个布尔值。

（[true && false]）7. 布尔类型的信号不能与数字0、1或逻辑值true、false进行比较操作。

8. 不同类型的数据禁止执行比较操作，如果需要必须首先执行显示类型转换的操作。

9. 禁止对两个浮点类型的数值执行严格的==或!=判断操作。

10. 禁止对无符号数执行取负操作[-]。

11. 如果需要翻转逻辑类型的信号，应使用布尔操作NOT。

12. 取反符号：~用于位操作按位取反，！用于逻辑取反操作。

6.2. 事件、变量设置1. 同一个变量在单个Stateflow范围内不应该有多重定义。

2. 未使用的事件和变量不允许出现在Stateflow图块中。

3. 并行的图块或状态机中不允许出现同名的局部数据。

4. Stateflow中除0用于初始化变量，1用于自增自减操作外外，不允许常量和变量直接使用数值。

5. 事件必须定义在chart或者更低的级别，不允许chart之间进行事件交互。

6. 除触发调用函数调用子系统外，事件不应该用作状态转移的驱动条件。

7. 为了便于可读性，事件en:、du:、ex:每个应单独起一行；每个事件具体内容也应单独起一行。

6.3. 标签Stateflow的输入输出端口名称应与相应信号名称一致。

6.4. 条件与条件动作1. 条件表达式只能使用返回值为布尔类型的表达式，不允许使用整形数值。

2. 动作类型（entry(en)，during(du)，exit(ex)，en,du: ，du,ex: ，en,ex: ，en,du,ex:）不能多次重复描述，且合并动作(en,du: ，du,ex: ，en,ex: ，en,du,ex:)的描述只能在动作序列的最顶层或最底层放置。

客车车身CAN总线网络建模与仿真分析

客车车身ＣＮ总线网络建模与仿真分析Ａ
田立忠，红赵明肖，
（．１淄博职业学院，山东淄博２５１；．东工大学交通与车辆工程学院，５３４２山理山东淄博２５４）５０９
摘要：针对客车车身控制系统的特点，建立了由中央控制器节点、仪表节点等９个节点组成的客车车身控制器局域网总线网络控制系统模型。通过研究控制器局域网技术规范２０制定了适合该系统的通讯协议，使．Ｂ，并
收稿日期：０００ —３２１— ３１
作者简介：田立忠（９２，，１６一）男山东淄博人，淄博职业学院副教授，工学硕士，主要研究方向为车辆电子控制．
！
鱼望兰窒兰堕堡
兰！笙！旦堂
的，识符对应的二进制值越小，标报文的优先级就越高。在ＣＮ总线中，据是以报文为单位进行传输Ａ数
的，当总线空闲时，任何节点都可以开始发送报文。如果２个或２以上的节点同时发送报文，个总线会通
过对报文标识符进行逐位仲裁的方式来解决这个冲突，有最高优先权报文的节点将优先获得总线的访具
问权。
表１各节点功能分配
节点名称功能
中央控制器节点
前车灯节点
后车灯节点
各类开关。如灯光开关、车门开关等
控制前照灯（远光／近光）左右前转向灯、、前位置灯、雾灯、前前示廓灯、前遇险报警灯控制左右后转向灯、后尾灯、后雾灯、后示廓灯、后遇险报警灯、制动灯、倒车灯

CAN总线仿真环境的构建及在教学中的应用

CAN总线仿真环境的构建及在教学中的应用【摘要】CAN总线是车载网络中常用的一种通信协议，为了提高学生对CAN总线的理解和应用能力，在教学中引入仿真环境具有重要意义。

本文通过构建CAN总线仿真环境，并选择合适的仿真软件，设计仿真模块，让学生能够通过实践操作加深对CAN总线的理解。

结合实际案例展示了CAN总线在教学中的应用，为学生提供了更加直观和有效的学习方式。

进一步总结了建立的成果，并展望未来在教学中的更广泛应用。

通过本文的研究，不仅可以帮助教师更好地进行教学设计，提升学生学习效果，还可以为相关领域的研究提供借鉴和参考。

【关键词】CAN总线, 仿真环境, 教学应用, 软件选择, 模块设计, 应用案例, 学生实践操作, 总结成果, 未来应用。

1. 引言1.1 研究背景随着教学方式的不断创新和科技的不断发展，基于CAN总线的实验教学越来越受到重视。

通过搭建合适的CAN总线仿真环境，并将其应用于教学实践中，可以有效提高学生的实践能力和应用能力，培养学生的团队合作精神和创新精神。

研究CAN总线仿真环境的构建及在教学中的应用具有重要的理论意义和实践价值。

本文将探讨如何构建CAN总线仿真环境、选择合适的仿真软件、设计仿真模块，并结合实际案例分析CAN总线在教学中的应用，为相关领域的研究和教学提供一定的参考和借鉴。

1.2 研究意义CAN总线仿真环境的构建也具有一定的研究意义。

通过研究CAN 总线仿真技术，可以深入了解现有仿真软件的优缺点，并为开发更加高效、可靠的仿真软件提供参考。

学习和应用CAN总线仿真技术还可以拓展学生的视野，培养他们的创新意识和工程实践能力，为未来的科研和工程领域人才培养做出贡献。

搭建CAN总线仿真环境具有重要的研究意义和教学意义，对促进学生的学习和提升专业技能具有积极意义。

在今后的教学实践和研究中，我们将进一步深化对CAN总线仿真环境的构建和应用，不断完善教学内容和方法，为学生提供更好的学习体验和实践机会。

基于CSMA_CD的CAN总线访问的建模与仿真的研究_徐超

第29卷第4期2008年4月仪器仪表学报Ch i nese Journa l o f Sc ientific Instru m entV ol 129N o 14A pr .2008收稿日期:2007-12 R ece i ved D ate :2007-12基于CS MA /CD 的CAN 总线访问的建模与仿真的研究徐超,李正平,汪长勤(安徽大学电子科学与技术学院合肥 230039)摘要:控制器局域网(CAN )是一种广泛应用的现场总线,其建模和仿真是对CAN 的网络性能进行综合评估和网络优化的必要手段。

现有的CAN 总线访问的建模与仿真都采用了A loha 协议,本文介绍了用O PNET 软件对CAN 总线访问采用CS M A /CD (载波监听多路访问/冲突检测)协议进行建模和仿真。

为了验证CS M A /CD 的性能,采用CS M A /CD 和A l oha 两种协议对CAN 总线访问,并对两种结果进行比较。

通过比较得出,采用CS M A /CD 协议访问的总线利用率要比采用A loha 协议的总线利用率高。

关键词:载波监听多路访问/冲突检测(CS MA /CD);控制器局域网络(CAN );建模和仿真;O PNET 中图分类号:TP393.04 文献标识码:A 国家标准学科分类代码:520.6020R esearch on m odeli ng and si m ul ati on of CAN busaccess based on CS M A /CDXu Chao ,L i Zhengp i n g ,W ang Changqin(E lectronic science and technical school of A nhui univers it y,H efei 230039,China)Abst ract :The m ode li n g and si m u lati o n of CAN (Contro ller Area Net w or k)are essential to assess and opti m ize theovera ll perfor m ance of CAN net w ork .Ex i s ti n g CAN bus m ode ling and si m u lation techn i q ues co mm on l y adopt A loha pro toco.l M ode ling and si m u l a ti o n o f CAN bus w ith CSMA /CD (carrier -sense m ulti p le access w ith co llision detec -ti o n)pr o toco l is presented .I n o r der to verify the perfor m ance of CS MA /CD,both CS MA /CD and A l o ha pro tocols are adopted to access the C AN bus i n the experi m en.t Experi m enta l resu lts show t h at CSMA /CD pro tocol ism ore e-f fecti v e than A l o ha protoco.l K ey w ords :carrier -sense m ulti p le access w ith co lli s ion detection (CS MA /CD );contr o ller area net w or k (C AN );m ode ling and si m ulati o n ;OPNET1 引言CAN 是控制器局域网络(c ontr oller area net w or k ,CAN )的简称,它是德国Bosch 公司在20世纪80年代初为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议。

煤矿风机监控系统中CAN总线网络的建模和仿真

图２ＡＮ总线控制系统模块Ｃ
２１ＣＮ节点模块仿真．Ａ
在本次仿真中只考虑了节点的通信性能而忽略了节点的计算控制活动部分和数据接收部分。节点模块中．ａｐｔｄｔｕ状态代表节点中数ａ据采集部分．此仿真数据由ｓｕｉ环境输入．ｉｌｋｍｎ数据长度服从随机平均分布。在实际系统中，数据可能是节点本身采集的现场检测数据。也可能是节点控制器输出的数据Ｂｆｒ “ ｕｅ” ｆ状态代表节点的缓冲器每个能主要是报文滤波、载通知和恢复管理。物理层和数据链路层的功节点信息都放在各自冲器中．超缓当缓冲器中的信息还没发送出去而新能可由ＣＮ接口器件来完成。用层的功能是由微处理器完成的。Ａ应煤的信息到来，则丢弃新的信息。ｔｎｍｓｏ” “ａｓｉｉ状态代表节点发送部分，ｒｓｎ矿风机监控系统中ＣＮ总线通信模型如图１Ａ所示。状态“ｌｐ意味着节点处于无任务状态．ｓｅ” ｅ即没有信息需要传输当有数据被采集进来．点状态转移到 “ ａ’ 节ｗｉ状态．ｔ此时节点开始监测总线只要发现总线处于“ ｌ” ｉｅ状态．ｄ节点就开始置标志位参与总线竞争。如果竞争成功，节点状态转移到“ｅｄ．ｓ ”否则继续处于“ ａ ” ｎｗｉ状态，ｔ等待下一次的发送机会。ｓｄ状态中。在＂ｅ ” ｎ当发送过程结束，节点再次ｌＣＮ∞ ＾ｈ转移到“ｌｐ状态ＣＮ节点模块如图３ｓｅ＂ｅＡ所示。ｌｌｃＮＩｌＮ叫Ｉ＾单ｑｃ捷＾

CAN总线通信过程的Stateflow建模与仿真

CAN总线通信过程的Stateflow建模与仿真郝佳;吴杰长;郭朝有【期刊名称】《计算机与数字工程》【年(卷),期】2011(039)009【摘要】Controller area network(CAN) is a widely used field bus network, being appropriate for transferring short real-time message. The modeling and simulation are essential to assess and optimize the overall performance of CAN network. Considering the performance optimization of CAN communication, Simulink/Stateflow modeling method for CAN communication was investigated in depth in this paper, and a simulation model was given with a demo implemented. Based on the experimental results, analyzing the network performance and shows the relationship of arriving messages interval, the probability of busy channel and the suffocation probability causing high priority information sending with network performance parameter about throughput and the end-to-end delay, the real-time performance of CAN is effectively analyzed, and the method of determining important parameters was proposed in the CAN bus performance optimization design.%控制器局域网(CAN)是一种广泛应用于实时通信系统中的现场总线,其建模和仿真是对CAN总线通信性能进行综合评估和优化设计的必要手段.针对CAN总线通信性能指标优化设计问题,文章采用Simulink/Stateflow仿真工具对CAN通信过程的建模方法进行了深入研究,给出了仿真模型并对仿真实例进行了研究分析,得到了信息到达时间间隔,通道忙闲率,高优先级发送引起的受阻率等网络特性对总线通信性能吞吐量和平均端到端延时的影响,从而有效地分析了CAN总线的实时通信性能,提出了优化通信性能指标设计时重要参数的选取方法.【总页数】4页(P53-56)【作者】郝佳;吴杰长;郭朝有【作者单位】海军工程大学船舶与动力学院武汉430033;海军工程大学船舶与动力学院武汉430033;海军工程大学船舶与动力学院武汉430033【正文语种】中文【中图分类】TP301.6【相关文献】1.基于AMESim与Simulink/Stateflow的汽车ABS联合建模与仿真研究 [J], 王吉;李建华;靳立强;宋传学2.基于SimEvents/Stateflow的CTCS-3级列控系统车地无线通信子系统建模与分析 [J], 赵会兵;李毅;全宏宇3.CAN总线通信过程实时性能的仿真计算 [J], 韦雪洁;刘金梅;姚晓琼;李国洪4.基于AMEsim-Simulink/Stateflow联合仿真平台的控制策略建模和车辆性能仿真 [J], 徐统伟; 王玉林; 刘晚霞; 王炳超5.CAN总线的CSMA/CA通信过程的DSPN建模与性能分析 [J], 周悦;于海斌;王天然;吴成东因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

CAN通信物理层建模与仿真_朱齐丹

2 CAN 物理层结构组成
物理层的作用是在不同节点之间进行实际的位的传输。同一网络的物理层对于所有节点都是相同的。CAN 总线协议定义了信号的传输规则，但没有定义物理层的驱动器/接受器特性，这样就允许在应用中根据实际情况，对传输介质和信号电平进行优化[1]。
虽然 CAN 总线协议对物理层的规定不多，但是部分数据链路层协议需要通过物理层实现，如总线仲裁机制、应答机制以及错误帧、过载帧等。这几种数据链路层协议的实现要求物理层提供“线与”机制，即当总线上只要有“0”出现，总线值就为 “0”。只有所有节点都发送“1”时，总线值才为“1”。
摘要：针对工业上应用广泛的现场总线 CAN 总线的物理层数学建模与仿真问题进行了研究。分析了 CAN 总线物理层的一般组成结构；对 CAN 总线驱动器 PCA82C250 的工作原理进行了分析，并为其建立了数学模型；根据 CAN 总线物理层的工作环境特点为通信介质双绞线建立了数学模型；在驱动器和通信介质数学模型的基础上为 CAN 总线物理层建立了适合于仿真分析的数学模型并进行了仿真分析研究，仿真结果与理论分析一致，验证了模型的合理性与有效性。关键词：CAN 总线；物理层；建模；仿真 DOI：10.3778/j.issn.1002-8331.2008.36.003 文章编号：1002－8331（2008）36-0011-05 文献标识码：A 中图分类号：TP391.9
1.38 50×10-9
26AWG 规格 286.175 78 0.147 696 20 675.368 88×10-6 488.951 86×10-6 806 338.63 0.929 307 28
4.3×10-8 0.70
49×10-9
4.2 双绞线数学模型