A frame packing method to improve the schedulability on CAN and CAN-FD

Abstract

Denetleyici Alan Ağları (CAN) araç içi iletişim için kullanılan en yaygın haberleşme ağıdır. Günümüzde, taşıt uygulamaları CAN ağlarındaki band genişliği kullanımını üst sınırlarına çıkarmıştır. Bir taşıt uygulamasının kullandığı band genişliği sinyal verilerinin CAN mesajlarına paketlenmesindeki verime ve tüm mesajlara zamanlanabilir bir şekilde öncelik atanmasına bağlıdır. Bu tez, NP zor olarak bilinen sinyal paketleme problemi üzerine odaklanmaktadır. Öncelikle, mevcut sinyal paketleme yaklaşımları araştırılmış ve gerçeklenmiştir. Literatür araştırmasına dayanarak, zamanlanabilir bir mesaj kümesi oluşturularak band genişliği kullanımını azaltmayı amaçlayan yeni bir sezgisel paketleme yöntemi önerilmektedir. Çalışmalarımız, geliştirilen yöntemin sadece CAN ağları için değil CAN ağlarının daha yüksek veri hızına sahip olan genişletilmiş bir versiyonu CAN Esnek Veri Hızı (CAN-FD) için de uygulanabilir olduğunu göstermektedir. Kapsamlı ve sistematik bir şekilde yürüttüğümüz deneyler,önerdiğimiz sezgisel yöntemin mevcut tekniklere göre daha iyi sonuçları daha düşük çalışma zamanı ile sağladığını göstermiştir.

Controller Area Network (CAN) is the most widely used in-vehicle network. Today, vehicle applications can fill a CAN network's communication bandwidth to its limit. Hereby, the consumed bandwidth of an in-vehicle application depends on the efficiency of packing signal data into CAN message frames and on the suitability of the CAN message priority assignment such that all messages are schedulable. This thesis focuses on the problem of signal packing which is known to be and NP-hard problem. To this end, the thesis first investigates and implements the existing signal packing approaches. Based on this investigation, the thesis proposes a new signal packing heuristic that aims at minimizing the consumed bandwidth and at the same time obtain a schedulable message set. It is further shown that the developed method is not only suitable for CAN but also for CAN with Flexible Data Rate (CAN-FD) which is an extension of CAN with a higher data rate. The results of our extensive systematically conducted computational experiments show that our heuristic provides better results than existing techniques at a low run-time.