车载网络仿真与评测系统的实现

作     者：任灵童 

作者单位：哈尔滨工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘志远

授予年度：2009年

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

主      题：网络控制系统 车载网络 软件仿真 性能评测 动态语言 

摘      要：随着电子技术和半导体技术的高速发展,电子产品在汽车上的应用逐渐增多,导致目前车载网络(In-Vehicle Network,IVN)系统中同时存在多个子网络、多个标准,子网之间通过网关进行互联的现状,系统的合理性和可靠性评估问题日渐突出。作为IVN系统分析的基础,IVN仿真与评测系统正是针对这一问题而提出和发展的。本文立足于实际工程需要,结合IVN系统设计流程,对IVN系统的建模、仿真与评测技术进行了深入研究。 结合电气/电子架构的设计思想,本文首先给出了一种面向设计过程的IVN模型构建方法,实现了对IVN需求的建模,以及针对同一设计需求的方案子模型组的生成,并提供对IVN模型进行静态分析的能力,为IVN设计过程中的优化配置、系统仿真、系统评测提供方法和工具,为后续研究奠定了坚实基础。 系统仿真是网络控制系统设计过程中不可缺少的一个环节。为了掌握IVN系统的动态特性、指导IVN系统设计,本文提出了一种基于事件预测的IVN系统仿真方法,提供了模拟IVN系统中以时间和事件触发的复杂网络交互行为的能力,实现了在时域上对IVN系统中信号交换、报文传输、任务执行等行为仿真。 IVN仿真与评测系统不可避免地需要处理大量复杂的数据,在这种应用背景下,本文创新地将新兴的动态语言引入到课题实现中,以动态语言LUA与静态语言C++相结合的形式,综合了LUA语言数据类型定义灵活和C++语言严谨高效的优点,实现了IVN仿真与评测系统的软件框架——LUA/C++协同体系,并在LUA和Visual C++环境中编写了完整而高效的Windows支持库和程序开发环境,使LUA具备了直接生成友好人机界面的能力,为系统创建了良好的实现平台。 为了实现对IVN系统设计的进行评价,本文最后对IVN系统评测方法进行了深入研究,在对IVN系统模型进行静态分析和动态仿真所获得的数据基础上,建立了以系统资源需求评价和系统网络性能评价为主的IVN系统评价体系,实现了对IVN系统设计方案的功能完整性分析、性能分析和成本估算。IVN系统评价体系和评测方法的建立,为IVN系统设计、分析和决策提供了有力的支持。 为了验证IVN仿真与评测系统关键技术研究和设计结果的有效性,在论述系统实现方法之后,本文定义了一种简单的示例IVN系统,对其进行了相关实验。实验结果表明,IVN仿真与评测系统能够圆满完成对IVN系统的建模、仿真与评测工作,实现了对系统设计过程的全程支持。