Controller area network with offset scheduling: Improved offset assignment algorithms and computation of response time distributions
CAN ağları için ofset çizelgeleme: Geliştirilmiş ofset atama algoritmaları ve tepki zamanı dağılımı hesaplamaları
- Tez No: 489603
- Danışmanlar: DOÇ. DR. KLAUS WERNER SCHMIDT, PROF. DR. ŞENAN ECE SCHMİDT
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 108
Özet
Denetleyici Alan Ağı (CAN), otomotiv endüstrisinde en yaygın kullanılan araç-içi haberleşme veriyoludur. CAN, aracın farklı elektronik kontrol üniteleri (EKÜ) arasında mesajlar aracılığıyla veri transferi sağlar. CAN tasarımının ana ihtiyacı her mesajın tepki zamanının belirtilen son gönderim zamanından kısa olmasını garantilemektir. Genellikle, son gönderim zamanına yeterli serbestlik sağlayan kısa tepki zamanlarının elde edilmesi amaçlanmaktadır. Buna ek olarak, mesajın CAN üzerinden iletilirken en uzun tepki zamanını (worst-case response time-WCRT) deneyimlemesinin muhtemel olmayabileceğine dikkat edilmelidir. Yani, CAN tasarımı için mesajın WCRT değerini dikkate almak yerine her mesajın belirli bir tepki zamanını deneyimleme olasılığını gösteren gerçek tepki zamanı dağılımını belirlemek faydalı olacaktır. Kısa WCRT değerleri elde etmek için ofset çizelgeleme yöntemi ortaya çıkarılmıştır. Bu yöntemle, istenmeyen uzun tepki zamanlarına yol açabilecek mesaj kümelenmesini önlemek için CAN mesajları ofsetlerle gönderilirler. Ofset çizelgeme yöntemini verimli bir şekilde kullanmak için her mesaja uygun bir ofset atanması gerekmektedir. Bu amaçla, mevcut literatürde buluşsal bir yük dağılımı (load distribution-LD) algoritması önerilmiştir. Bu tezin ilk katkısı CAN üzerinde ofset ataması için yeni algoritmaların geliştirilmesidir. Farklı senaryo örneklerini değerlendiren bu tez çalışmasında, bulguların çoğunda önerilen algoritmaların başarımlarının halihazırdaki LD algoritmasından daha iyi olduğu gösterilmektedir. İkinci katkı olarak tez, tepki zamanı dağılımlarının hesaplanmasını incelemektedir. İlk olarak, CAN üzerindeki her bir mesajın gerçek tepki zamanı dağılımını belirlemek için bir algoritma önerilmektedir. Bu algoritma yüksek bir hesaplama karmaşıklığına sahip olduğundan, bir CAN veriyolunda çok fazla mesaj olması durumunda uygulanamamaktadır. Ayrıca, deneysel bulgular tepki zamanı dağılımının daha çok düğümler arasındaki faz farkının ilk değerine bağlı olduğunu göstermektedir. Bu nedenle hesaplanan gerçek tepki zamanı dağılımı ölçümlerde gözlenmemektedir. Buna çözüm olarak bu tez, yerel tepki zamanı hesaplamasını önermekte ve düğümler arasındaki faz farkını sınırlayan bir zayıf senkronizasyon metodu geliştirmekte ve uygulamaktadır. Sonuçta hesaplanan yerel tepki zamanı dağılımlarının ölçülen tepki zamanı dağılımlarıyla oldukça iyi eşleştiği görülmektedir.
Özet (Çeviri)
The Controller Area Network (CAN) is the most widely-used in-vehicle communication bus in the automotive industry. CAN enables the exchange of data among different electronic control units (ECUs) of a vehicle via messages. The basic requirement for the design of CAN is to guarantee that the worst-case response time (WCRT) of each message is smaller than its specified deadline. Hereby, it is generally desired to achieve small WCRTs that leave sufficient slack to the message deadline. In addition, it has to be noted that it might be very unlikely that a message experiences the WCRT when being transmitted on CAN. That is, instead of only considering the message WCRT for the design of CAN, it is beneficial to determine the actual response-time distribution of each message, which indicates the probability of experiencing a certain response time. In order to achieve small WCRTs, the idea of offset scheduling has been introduced. In this setting, messages on CAN are released with offsets in order to avoid message bursts that lead to undesirably large response times. In order to use offset scheduling efficiently, it is required to assign a suitable offset to each message. To this end, a load distribution (LD) algorithm is proposed in the existing literature. The first contribution of this thesis is the development of new algorithms for the offset assignment on CAN. Evaluating different example scenarios, the thesis shows that the proposed algorithms outperform the existing LD algorithm in most of the cases. As the second contribution, the thesis studies the computation of response time distributions. First, an algorithm for determining the exact response-time distribution of each message on CAN is proposed. Since this algorithm comes with a high computational complexity, it cannot be applied if there are too many messages on a CAN bus. Moreover, experimental results show that the response time distribution depends mostly on the initial phasing of the nodes. Therefore exact response time distribution as computed is not observed in the measurements. In response to this observation, the thesis proposes the computation of a local response time distribution and develops and implements a weak synchronization method which bounds the phase shift between the nodes. The resulting computed local response time distribution shows a very tight match with measured response time distributions.
Benzer Tezler
- Controller area network response time analysis and scheduling for advanced topics: Offsets, FIFO queues and gateways
Denetleyici alan ağı (DAA) ileri konuları için tepki süresi analizi ve çizelgelendirme: Göreli konum, FIFO kuyruklar ve ağ geçitleri
BURAK ALKAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ŞENAN ECE SCHMİDT
DOÇ. DR. KLAUS WERNER SCHMIDT
- Tam zamanında üretim sistemi ve bir yan sanayi işletmesinde değerlendirilmesi
Just in time production system and evaluation of fit
DİLEK DEMİRDAĞ
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik Üniversitesiİşletme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SITKI GÖZLÜ
- A general framework for the deterministic medium access on the controller area network
Can ağı üzerinde deterministik ortam erişimi için genel bir iş çerçevesi
MURAT AKPINAR
Doktora
İngilizce
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞENAN ECE SCHMİDT
PROF. DR. KLAUS VERNER SCHMİDT
- Yeni tranzistor teknolojileri kullanılarak mikrodalga devre tasarımı
RF circuit design using novel transistor technologies
İBRAHİM ONUR ESAME
Yüksek Lisans
Türkçe
2005
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYTEN KUNTMAN
- GPS ölçümleri ve fay hareketlerinde deprem ilişkisi
Earthquake relationship between fault movements and GPS measurements
GÖKHAN ASLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZEKİ HASGÜR