保持CAN总线低负载率的核心目的在于预防数据冲突导致的优先级较低节点信息受阻。
实验数据来源于金晶同学的论文《车用CAN网络实时性与可靠性研究》。
在实验中,我们连接了8个节点至总线,优先级从1至8依次排列。通过调整数据发送周期,我们改变了负载率,以测试在不同负载条件下数据的平均传输时间。所有传输的数据均为8个字节。
理论传输时间的计算依赖于以下公式:
在125Kbps的速率下,理论传输时间为1.211ms;而在1Mbps速率下,理论传输时间缩短至0.151ms。
在30%的负载率下,尽管优先级较高的节点报文传输时间与理论值相近,但优先级最低的节点仍面临约20%的延时。
当负载率攀升至60%时,即便是优先级最高的节点也出现了至少25%的延时,而优先级最低的节点延时更是高达四倍,严重影响了实时性。
因此,维持较低的负载率对于确保CAN总线的实时性至关重要。然而,过低的负载率又会限制数据传输量,这成为CAN总线的一个挑战。在实际应用中,约30%的负载率通常被认为是较为理想的状态。
随着自动驾驶和导航系统的发展,数据量持续增长。未来,CAN总线可能因无法满足实时性要求而被其他技术取代。然而,目前由于车用以太网等技术尚不成熟且成本较高,CAN总线仍占据主导地位。
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