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墨滴

jasonj333

2021/11/03  阅读:20  主题:红绯

如何模拟CAN/CANFD总线负载

最近群里有人问如何计算CANFD总线负载,我自己用CANoe模拟了一下CAN总线的负载,大概的思路如下:

首先,我们拿最大通信速率为500kbps的CAN总线来说,500kbps就是500kbit/s,也就是1秒内总线上最大允许传输的bit数为500000个

我们模拟发送一条周期报文,计算1秒内它传输到总线上的bit数,然后再除以1秒内最大允许的bit数,不就得到总线的负载了嘛

计算方式如下

  • 1000是1秒,也就是1000ms
  • Tsendcycle是发送的周期报文的周期时间,这里以ms为单位
  • N是一条CAN报文发送到总线上的bit数

我们以dlc为8个字节的标准帧为例,帧起始(1bit)+仲裁场(11bit)+控制场(6)+数据场(64bit)+CRC场(16bit)+ACK场(2bit)+帧结束(7bit)+ITM(3bit) = 111bit

  • 500000是CAN总线在1秒内的最大承载bit数

假设我们以1ms为周期往总线上循环发送CAN报文,先用上面的公式计算出负载率busload为22.2%

然后我们在CANoe上模拟发送这个周期报文,同时检测CAN总线的真实负载是否相同

代码很简单

variables
{
  msTimer tSendMsg1;
  message 0x001 message1 = {dlc = 8, byte(0) = 0x00, byte(1) = 0x11, byte(2) = 0x22, byte(3) = 0x33, byte(4) = 0x44, byte(5) = 0x55, byte(6) = 0x66, byte(7) = 0x77};
}

on timer tSendMsg1
{
  output(message1);
}

on key 'a'
{
  setTimerCyclic(tSendMsg1, 1);
}  

在点击按键a发送报文的同时,打开CANoe里的Statistics界面,监测CAN总线

Busload那一行的Avg项会从0不断增大到Max
Busload那一行的Avg项会从0不断增大到Max

Busload那一行的Avg是平均统计值,它会从0开始不断增大,最终趋向于最大值Max,由于开始时busload为0,增大到23%,然后一直稳定在23%(可以通过Current那一列看出),而Avg就是统计从0%开始到值的平均值,所以时间越久,它就越趋向于23%

由此看出,计算得出的理论值22.2%与实际的负载几乎相等

通过上面的公式,可以发现

报文发送周期越短,1秒内往总线上发送的次数越多,往总线上发送的bit数就越多,负载也就越大

而以1ms为周期发送一条报文最大的负载也就23%,如果我想让负载率达成75%左右,甚至是90%以上呢,我总不能让发送周期比1ms还小

那要怎么办呢

既然不能继续缩短发送周期,可以在每个发送周期多发送几条此报文不就行了

variables
{
  msTimer tSendMsg1;
  message 0x001 message1 = {dlc = 8, byte(0) = 0x00, byte(1) = 0x11, byte(2) = 0x22, byte(3) = 0x33, byte(4) = 0x44, byte(5) = 0x55, byte(6) = 0x66, byte(7) = 0x77};
}

on timer tSendMsg1
{
  output(message1);
  output(message1);
  output(message1);
  output(message1);
}

on key 'a'
{
  setTimerCyclic(tSendMsg1, 1);
}  

这里我以每1ms发送4条相同的报文,那么负载也就是只发送一条报文的负载的4倍

看一下监测结果

实际的busload达到了92%
实际的busload达到了92%

我们就可以用上面的公式,调整里面的变量,还有增加每个周期发送的次数,来达到我们想要的总线负载,当然最终还是需要用Statistics查看实际的负载是否能满足我们的要求

在测试中,模拟负载的报文,也有要求,不同的报文ID,优先级也不同,0x000优先级最高,0x7ff优先级最低,所以如果需要在高优先级下测试,就用0x000报文模拟负载,如果需要在低优先级下测试,就用ox7ff报文模拟负载,这样就可以模拟高负载高优先级、高负载低优先级、低负载高优先级、低负载低优先级这四种情况

学会了CAN总线的负载,那么CANFD的负载就简单了


jasonj333

2021/11/03  阅读:20  主题:红绯

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