如何降低CAN总线负载？

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如何降低CAN总线负载？ [复制链接]

我们都知道CAN 总线以其可靠性高、成本优等特点在汽车、工业局域通讯得到广泛应用。

 

但是随着各种专用控制器的蓬勃发展，控制功能的需求逐渐复杂多样化，随之带来的是各控制器之间的交互也日趋复杂。CAN 总线采用非破坏总线仲裁机制，只有在总线空闲时发送节点才能向总线上发送报文，只有在报文赢得仲裁获得总线控制权时，才可以向总线发送报文。仲裁失败的节点只能让出总线控制权等待下次总线空闲时尝试发送。

 

由此可见，如果总线负载过高，那么一个优先级相对较低的节点需要发送报文时，会出现频繁的仲裁失败而导致发送延迟。因此，为了保证低优先级报文传输延迟在可接受的范围内，总线负载率不应超过30%。当负载率大于40%时，CAN通讯稳定性开始衰减，大于65%时，稳定性衰减加剧，超过98%时，网络将处于瘫痪状态。

如何保障车载网络通讯的可靠性，如何行之有效的降低 CAN 总线负载率成为大家亟待解决的问题。

▶ 降低报文的传输频率

报文的传输频率是对总线负载影响最大的因素，目前的许多报文传输的频率较快，存在资源上的浪费，每个报文需要从相关功能的需求以及控制器，相关传感器执行器的更新速度限制条件出发确定出最小更新周期，从降低报文传输频率角度进行针对优化。

例如针对使用频率不高的报文，在不使用时，按照约定好的停发机制自动停发，需要使用时发送控制器主动发送报文解除停发。这种策略可以解决周期性短的报文造成的总线负载率高的问题。

 

▶ 优化报文的架构

报文是传输信息的载体，标准数据帧的报文由8个字节组成，每个报文传输的信号有限。在满足需求功能的前提下，为了尽可能减少控制器中需要的报文，需要合理评估信号所需要的精度和允许的范围，在满足需求的前提下精度尽量粗，范围尽量小，减少信号传输所占用的位数。

 

▶ 优化网络拓扑结构

根据总线电气负载环境限制，CAN总线节点目前可达 110 个，但是搭载的节点越多，意味着传输的报文越多，总线拥堵的概率越大，总线的实时性和可靠性都将受到很大影响。

针对多个控制器需要同时和多个控制器或者传感器交互时，存在总线中报文较多造成负载率较高现象时，可通过划分多个通讯网段，也就是使用网桥等设备对不同网段之间的通信进行滤波，达到网段之间的数据隔离。每个网段相互独立，通过网桥，其中一个网段只会收到其他网段中“感兴趣”的报文，其他“不感兴趣”的报文不过通过网桥，也就是说通过网桥过滤掉那些别的网段“感兴趣”，但是我“不感兴趣”的报文。

这种方法针对总线负载率超出限制较多时效果显著，但是网络拓扑结构的修改意味着线束的修改，改动涉及面较广，适用于新开展的项目。

 

典型的CAN中继器如Ixxat的CANbridge NT420，通过CANbridge NT420也可以连接波特率不同的两个CAN网络或者进行电气隔离。

CANbridge NT420具有4个CAN通道，其中两个通道也可以作为CAN FD通道使用。

CANbridge NT具有强大处理能力，可以进行消息过滤，ID翻译和数据多路复用技术 (例如需要CAN FD到CAN消息转换)。

 

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