Zaman tetiklemeli denetleyici alan ağı için matris çevrimi tasarımı ve simülasyon modeli geliştirilmesi

Abstract

Denetleyici Alan Ağı (CAN: Controller Area Network) ilk olarak araç içi, Elektronik Kontrol Üniteleri (ECU) arası haberleşme ihtiyacını gidermek ve aynı zamanda kablolama karmaşıklığını ortadan kaldırmak amacıyla geliştirilmiştir. CAN protokolü, düşük maliyeti ve yüksek performansı sayesinde geniş uygulama alanları bulmuştur. CAN protokolünde iletişim genellikle olay tetiklemelidir. Mutlak gerçek zamanlı bir işlemin gerçekleştirilmesinde verinin gerekli zaman sınırı içerisinde iletilmesi şarttır. Bu zaman şartının karşılanamaması halinde sistemde ciddi problemler ortaya çıkabileceği için, TTCAN (TTCAN: Time-triggered CAN) protokolü kullanılmaya başlanmıştır. TTCAN protokolünde, iletişim zaman tetiklemeli olarak gerçekleştirilmektedir. TTCAN periyodik olarak üretilen mesajların iletilmesinde, Matris Çevrimi (Matrix Cycle) kullanır. Matris Çevrimi tasarlanırken, kullanılan yöntemlerden birisi Azaltılmış Matris Çevrimi yöntemidir.Bu çalışmada Azaltılmış Matris Çevrimi yöntemiyle, PSA Benchmark mesaj seti için Matris Çevrimi geliştirilmesi amaçlanmıştır. Bu yöntem kullanılarak geliştirilen Matris Çevriminde, mesajlar orijinal periyot değerleriyle matris içerisine sorunsuz bir şekilde yerleştirilebilmiştir. Bu sayede mesajlar, gecikme olmadan iletilebilmiştir. Geliştirilen sistemle elde edilen performans gelişmesini incelemek için, simülasyon modelleri oluşturulmuştur. Önerilen yöntemin uygulandığı TTCAN modelinin yanı sıra, elde edilen performansın karşılaştırılması amacıyla, standart CAN modeli geliştirilmiştir. Elde edilen simülasyon sonuçları, geliştirilen TTCAN sisteminin, maksimum iletim gecikmesi değerlerinde, en düşük öncelikli mesaj için % 93, en yüksek öncelikli mesaj için ise % 25 oranında performans gelişmesi sağladığını göstermiştir.

Controller Area Network (CAN) was initially developed to provide in-vehicle communication among Electronic Control Units (ECUs) and also to remove complexity of wiring. CAN protocol has a wide application area due to its low-cost and high performance. In CAN protocol, communication is generally event-triggered. In a hard real-time task, the time requirement of a message delivery is critical since the messages have to be delivered in their deadlines. In such tasks, missing a deadline may cause a major failure in the system. Because of this, TTCAN (Time-triggered CAN) has been developed. In TTCAN, communication is realized in a time-triggered manner. TTCAN uses a Matrix Cycle in communication of periodical messages. One way of designing a Matrix Cycle is the use of Reduced Matrix Cycle method. In this study, it is aimed to develop a Matrix Cycle for PSA Benchmark with Reduced Matrix Cycle method. In the Matrix Cycle developed by this method, messages can be placed with their original period values. Thus, messages can be transmitted without delays. In order to investigate the performance improvement obtained with the developed system, some simulation models have been designed. In addition to TTCAN model, another model with standard CAN protocol has also been developed for performance comparison. The simulation results have shown that the developed TTCAN system provides % 93 performance improvement for the lowest priority message and % 25 for the highest priority message for maximum delay values.