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标准代号：11898-Part_4内部资料，注意保密奇瑞汽车11898国际标准规范Part_4部分Revision:1.0ISSUE编制/日期：审核/日期：批准/日期：奇瑞汽车有限公司乘研一院电子电器部网络系统科2007年9月15日-１-内部资料，注意保密标准代号：11898-Part_4-２-内部资料，注意保密道路交通运输----控制器局域网（CAN）ISO11898第四部分：时间触发通信网络（ISO118981993版和1995修订版）引言：在传统的CAN网络总线中，通讯基本是事件触发的，如果同一时间有许多个信息需要传输，那负载率将有可能会过载。这种无破坏的仲裁机制按照信息的优先权顺序来传输。对于纯粹的实时通讯系统来说，对整个系统的时间调度应用确保了所有传输的无冲突和过载。实时操作系统（RTOS：Real-TimeOperatingSystem）是建立在所有的系统任务用静态的周期时间发送来调度。这种方式为每一个任务分配了至少一个周期调度的时间段。每个时间段里面的任务，包括中断错误处理，都应该在下一个时间段开始前处理完成。如果这种实时操作系统用于分布式的CAN网络应用系统中，当这种CAN网络通讯也遵从同步的时间调度时，对系统的综合集成性和兼容扩展性都有很大提高。时间触发的通讯是建立在标准CAN基础上的高层协议，它在网络系统中完成了所有节点通讯调度的同步。当网络中所有节点都同步时，任何一个消息都可以通过一个特定的时间段来发送，这样避免了总线上与其他消息的竞争。这种避免仲裁的方式也可以预测报文传输的延时。一：概述11898标准的这一部分描述了在总线通讯中各电子控制单元之间时间触发的数据交换的一些特性。时间触发CAN是在标准CAN基础之上的高层协议，时间触发通讯方式保持了总线网络中每一个消息的固定独立的时间延迟。时间触发CAN通讯有两种实现方式，方式一只用于周期消息传输，方式二还支持全局系统时间传输。时间触发CAN的循环周期通讯是由时间主节点发送参照帧来进行的。两个连续的参照时间帧之间的时间称为一个基本周期。基本周期由数个时间窗组成。参照帧用来同步和调度所有节点的周期发送，并为网络提供一个全局时间。时间触发CAN同时采用了主节点冗余机制，提供了后备的时间主节点来替换错误的时间主节点。标准代号：11898-Part_4-３-内部资料，注意保密二：参考标准以下的一些文件为本标准的编制提供了参考。ISO7498：1984年版本，信息操作系统：开发式系统互联－基本参照模型。ISO8802-2：1989年版本,信息操作系统：局域网第二部分：逻辑链路层控制。ISO/IEC8802-3:1993版本，信息技术：本地网络第三部分：多载监听及冲突检错机制方法与物理层规范。三：术语与定义本标准的术语与定义包括了ISO11898-1,-2和-3部分定义。3.1应用层看门狗检测用于检验应用层的正确运行。3.2仲裁时间窗同一时间内可以安排多个节点同时发送报文。3.3基本周期由多个连续的时间窗组成。3.4周期内时间本地时间与本地时标时间值之差。3.5周期计数器当前基本周期的数量。3.6周期计数昀大值昀后一个基本周期的周期计数数值。3.7周期偏移量周期矩阵里面第一个基本周期的的时间偏差3.8中断位参照帧因为外部时钟同步出现的信号中断3.9错误等级一个错误的错误等级3.10专用时间窗专用时间窗用于传送特殊的周期性的消息，且不与总线产生竞争。标准代号：11898-Part_4-４-内部资料，注意保密3.11预期发送触发在两个周期矩阵间发送触发激活的期望3.12帧同步在网络中每个数据帧和远程帧的帧起始采样点发出同步脉冲3.13帧同步实体数据链路层与媒体访问控制层的执行体。时间触发通讯中每一个CAN控制器都对应的帧同步实体。3.14自由时间窗系统信息矩阵里面可以自由安排消息调度的时间窗3.15全局时间节点相对当前时间主节点的时间3.16全局时间时标成功接收到的时间参照帧时间3.17全局同步时标帧同步脉冲发生时，节点时间相对全局时间的当前值3.18参照时间信息监测周期时间的昀大值3.19参照时间偏差参照时间触发偏差的初始值3.20方式1/方式2方式1是11898-4的基本方式，方式2是11898-4的扩展方式3.21本地时间每个节点都有自己的本地时间，产生于周期的只增计数器3.22本地时间偏差参照帧成功发送后全局本地时标的偏差3.23主节点状态包括错误模式，同步模式，和主从模式3.24时间主节点时标标准代号：11898-Part_4-５-内部资料，注意保密时间主节点发送的参照时间帧的发送时间3.25周期矩阵系统矩阵里面按从前到后排列的周期3.26仲裁时间窗可以安排网络内的几个节点同时在一个时间窗内发送报文，与标准CAN方式相同。3.27消息对象数据链路层的控制状态3.28消息状态计数器专用时间窗内发送消息的错误计数3.29网络时间单元网络内各种计时方式的基本时间单元3.30网络监测网络系统的相关参数3.31节点检测网络的本地参数3.32节点全局时间节点本地时间以及本地时间偏差的整数和3.33备用时间主节点为实现网络时间同步及主节点的容错能力而采用的技术。3.34本地时标参照帧成功发送的参照时间3.35时间参照信息触发偏差在发送时间触发内发送参照帧的时间偏差3.36参照帧开始一个基本周期的数据帧，标志一个新的传输周期的开始3.37重复因素发送或接收帧触发的周期重复率标准代号：11898-Part_4-６-内部资料，注意保密3.38接收信息触发成功接收到信息的具体参数3.39同步信息时标帧同步脉冲发出后的本地时间当前值3.40系统信息阵将一组不同的基本周期联合起来就构成了系统信息阵。3.41时间间隙当前基本周期的结束到下一个与事件同步的基本周期开始前的时间，用于与事件同步3.42时标在网络时间单元里面一个期望或计划中的周期时间标记3.43时间主节点网络中一个特定的主节点，发送参照时间信息帧3.44时间窗系统矩阵里为传输信息分配的时间段3.45传输阵系统矩阵里面基本周期里的时间窗的关联组成部分3.46时间单元调节率调节网络时间单元和FSE基本时间单元的变化率，用于时钟同步。3.47周期计数系统矩阵中周期开始的计数3.48传输时间传输一帧信息开始的时间3.49发送溢出标记超出预期的发送触发的标记S3.50本地触发参照时间帧的触发3.51发送触发标准代号：11898-Part_4-７-内部资料，注意保密包括专用时间窗，仲裁时间窗和自由时间窗的信息3.52发送触发下溢低于预期的发送触发的状态标记3.53参照时间信息监测用于监测参照时间帧是否超出长度四名词缩写本标准的相关缩写如下：CANControllerAreaNetwork控制器局域网FSEFrameSynchronisationEntity帧同步实体LSBLeastSignificantBit起始位MSBMostSignificantBit昀高有效位LLCLogicalLinkControl数据链路控制层MSCMessageStatusCount消息状态计数器NTUNetworkTimeUnit网络时间单元TURTimeUnitRatio时间单元调节率五时间触发网络的基本概念5.1基本概念仲裁时间窗：CAN节点在总线不是空闲的时候是不能传输消息的.而在时间触发CAN的仲裁时间窗里面可以有多个CAN节点同时在网络中传输信号，但是没有自动重发的功能。基本周期：两个连续的参照时间帧之间的时间称为一个基本周期，由数个时间窗组成。周期内时间当前的本地时间和一个有效的参照时间帧被发送或接收后的本地时标之差周期计数从0开始对周期进行计数错误等级：无错误(S0),警告(S1),错误(S2),严重错误(S3).帧同步实体：对时间参照帧的发送和接收进行处理，并为应用层提供状态控制的接口。自由时间窗：保留用作系统将来扩展全局同步时标：用作帧同步脉冲时间标记，值包括本地时间和本地时间偏差。本地时间：在方式1中有16位的长度，在方式2中有19位的长度。标准代号：11898-Part_4网络时间单元：是时间触发网络的各种计时方式的基本时间单元，由节点本地时钟产生。全局时间：用于时钟同步，为节点的本地时间和本地时间偏差的整数和本地时标：在一个有效的参照时间帧被发送或接收时，当前的同步时标值就是本地时标值时间窗：包含三种时间窗类型：专用时间窗，仲裁时间窗以及自由时间窗。时间单元调节率：用于时钟同步发送触发计数：每次发送触发激活时，计数增加，但超过预期时不增加参照时间信息监测：基于时间触发CAN中（事件同步和时间触发）的操作模式5.2通讯协议的基本原理5.2.1系统矩阵一个基本周期中的时间窗数量和类型在系统设计时已经确定，且各个基本周期的组成可以不同。节点通过参照时间信息中的周期计数器区别各个不同的周期，周期计数器随基本周期数递增，达到昀大值后复位为零。通过将一组组不同的基本周期联合起来就构成了系统矩阵。如图：在一个基本周期里面，一个消息帧可以分配到不只一个时间窗里面，所有基本周期都在系统矩阵里面，基本周期的周期计数值从零开始直到昀大值，这个计数是由时间主节点的参照时间帧来发送的，且是循环递增的。任何一个帧同步实体接收到一个有效的参照时间帧都应该使参照帧里面的信号计数加1,计数都应该是整数。系统矩阵的列称为传输阵，在一个传输阵里面，消息帧都是按分配好的顺序周期性发送的，某些消息可以分配在不同的传输阵里面和传输阵里面的不同的时间窗里面。-８-内部资料，注意保密标准代号：11898-Part_45.2.2时间窗每个消息都在一个特定的时间窗里面传输，在时间触发CAN里面有三种不同的时间窗类型：-专用时间窗-自由时间窗-仲裁时间窗一个基本周期可以由不同的类型和长度的周期组成。所有传输阵里面的时间窗应该有相同的长度但是可以拥有不同的类型构成。下图是系统矩阵举例，周期计数为4.专用时间窗用于传送周期性的消息，这些消息不参与总线的竞争。一个基本周期内可以提供一个以上的专用时间窗，但在一个专用时间窗。仲裁时间窗内可以安排网络内的几个节点同时发送报文，其运行方式与标准CAN方式相同，通过地址标识符仲裁，失去仲裁或其他错误情况下可以自动重发。自由时间窗保留用于网络系统扩展，可配置成增加节点的专用时间窗或仲裁窗，或用于拓宽系统现有节点的通讯宽带。5.2.3基本周期开始的事件同步在时间触发系统里面不是事件同步的，是通过一个定期周期性发送的时间参照帧来决定的。-９-内部资料，注意保密标准代号：11898-Part_4当通信同步后，在一个基本周期结束后循环发送的消息帧将被停止发送，同时在上一个基本周期和接下的一个基本周期之间产生一个时间间隔.这个时间间隔是由上一个基本周期中时间主节点的参照帧决定的。当时间主节点发送另一个参照帧启动下一个基本周期的时候时间间隔就结束了，参照下图所示：5.3参照帧5.3.1概念时间触发CAN总线通讯都基于参照帧来进行的.参照帧也是由具体的CAN标识符构成的数据帧，同时能被所有的帧同步实体发送和接收（时间主节点除外）.在方式一中它的数据长度至少为1,在方式二中至少为4，否则这个帧将不能作为参照帧用。在方式一和方式二里，参照帧应当包含基本周期的数量和下一个时间间隔的状态用来表示下一个基本周期的开始。在方式二里面，参照帧应当额外的包含一个时间主节点时标和中断位的状态用于显示全局时间是否中断。时间主节点通常在相等的时间间隔内或随机的事件触发下同步时发送一个参照帧。如果发送过程中有错误帧产生干扰，可以立即重发。也就是说，如果不能重发了，则总线上将无通讯。重发的时候，事件主节点时标将会被更新。参照帧通常时周期性发送的，在下一个时间间隔位时可以被中止。时间主节点应当时传输参照帧的帧同步实体，同时也可以传送其他的数据帧。如果当前时间主节点失效，可以有备用的帧同步实体充当时间主节点。每一个备用的时间主节点在传送参照帧时会使用不同的CAN标识符。由它的优先级来决定。每一个参照帧的CAN标识符都可以在网络中的帧同步实体识别。不是时间主节点也不是备用时间主节点的帧