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1、基于CAN总线的汽车电子控制网络中潜在问题
从信息共享角度分析，现代典型的汽车电子控制单元有：电控燃油喷射系统、电控传动系统、防抱死制动系统（ABS）、防滑控制系统（ASR）、巡航系统、空调控制系统等，用CAN总线将各个单元节点连接起来，组成实时通信网络。
汽车CAN总线网络在实际运行过程中，众多节点之间需要进行大量的实时数据交换，不可避免会出现总线负荷过大的情况。当信息帧的碰撞概率达到一定程度时，系统中一部分信息帧的收发就会产生延时，甚至根本不能收发成功。这样，当驾驶员刹车时，即使时延只有几个毫秒，但时速100公里的汽车也可能在这期间内全速驶出3～4米，后果将不堪设想。
为了解决上述问题，本文提出了一种结合TTCAN（Time Triggered Controller Area Network）技术和动态晋升机制[4]各自所长的“动静结合”的调度算法。该算法有效解决了数据的发送时延和冲突问题，改善了CAN总线数据传输的实时性。
2、基于TTCAN技术的时间触发调度方式
TTCAN由时间进程驱动，其时间触发调度由顺序固定的时间窗组成。时间窗是用于交换报文的时间片断，通常有三类时间窗：专用时间窗（特定的周期性报文）、仲裁时间窗（通过仲裁访问总线的报文）和空闲时间窗（为总线扩展所保留），如图1所示。专用时间窗类似于TDMA（时分多路访问），属于离线进行的静态调度，所有流程和时间参数均需要预先指定，并可以在多级或多个TTCAN网络内实现同步。TTCAN的全局时间由时间主机周期发送的参考报文产生，它的总线最多可以配置8个具有优先级的时间主机节点，以确保总线的连续、确定性通信，优先级最高的时间主机为当前时间主机。
图1 TTCAN的基本周期和时间窗
在节点编程时，可以利用处理器的定时器中断周期作为NTU（Network Time Unit），其值定义为在CAN总线上以1Mbps的速率传输1帧8字节数据帧所需时间的八分之一，约为16.75μs。对周期中断次数进行计数，总线的调度从主节点发送参考报文开始，当计数器值与节点设定值相符时，则发送周期报文。传输数据帧时的时间窗利用率可以定义为：时间窗利用率＝（传输数据帧所需的NTU数/时间窗长度）×100%。在实际测试中可以发现，当时间窗小、调度周期数大时，误码率较大；当时间窗增大即时间窗利用率较低时，误码率基本维持在很低的水平。
3、基于动态优先级调度算法的事件触发调度方式
仲裁窗发送事件触发报文，如果采用传统的静态优先级分配机制，将会在网络负担繁重的情况下出现发送传输时延或者丢失报文。而动态优先级调度算法则能很好地解决这一问题。以下是该算法的基本原理。
首先，将CAN的仲裁域（以扩展帧格式为例）分成优先级和标识两部分，如图2所示。标识部分是固定用来标识协议帧的，这也是协议帧的惟一标识，与传统协议帧标识符的意义完全相同；优先级部分已经不再具有协议帧的标识功能，而只是表示协议帧的优先级功能，所以它可以根据总线调度机制分配给协议帧的优先级的变化而变化。
图2 CAN扩展帧格式的仲裁域的划分
其次，当协议帧第一次发送、且当它在发送时和其他协议帧碰撞并失去仲裁时，即退出发送，并置优先级上升一位后，再重新发送。因为这时其优先级高于其他协议帧，在整个网络中如果没有其他与之具有相同优先级的协议帧同时发送，即使和其他的协议帧（处于第一次发送的）碰撞，也会赢得仲裁，所以发送成功的概率很大。
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