CAN總線如何保障低優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)不被餓死？

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在仲裁過程中，所有節(jié)點(diǎn)同時(shí)監(jiān)視總線信號(hào)。
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當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)在發(fā)送過程中檢測(cè)到總線上的信號(hào)與自己發(fā)送的不同（自身發(fā)送“1”卻檢測(cè)到“0”），它會(huì)立即退出仲裁，轉(zhuǎn)為監(jiān)聽狀態(tài)。
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; R6 e) d( J8 u" B+ u& t1 l7 ~最終，優(yōu)先級(jí)最高的節(jié)點(diǎn)贏得仲裁，成功發(fā)送數(shù)據(jù)。

% p/ i) l  b# ~, b. p6 v3 ~3 q這種機(jī)制保障了總線的高效利用，但也帶來(lái)了低優(yōu)先級(jí)幀可能長(zhǎng)期無(wú)法發(fā)送的風(fēng)險(xiǎn)。
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在極端情況下，如果高優(yōu)先級(jí)幀的發(fā)送間隔小于或等于低優(yōu)先級(jí)幀的發(fā)送間隔，低優(yōu)先級(jí)幀會(huì)持續(xù)在仲裁中失敗。這種情況稱為“總線饑餓”或“優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)”問題。

例如：高優(yōu)先級(jí)幀每5ms發(fā)送一次。低優(yōu)先級(jí)幀每10ms發(fā)送一次。

如果兩個(gè)幀同時(shí)到達(dá)發(fā)送隊(duì)列，高優(yōu)先級(jí)幀將總是贏得仲裁，導(dǎo)致低優(yōu)先級(jí)幀可能永遠(yuǎn)無(wú)法發(fā)送。

2 J' F( W$ `; g$ C) K+ |5 a% Z8 zCAN協(xié)議本身并未直接解決優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)問題，因此需要通過系統(tǒng)設(shè)計(jì)和應(yīng)用層協(xié)議來(lái)確保低優(yōu)先級(jí)幀的發(fā)送。

但可以通過以下措施解決：
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0 @. f% ^: [3 u( H( S- h時(shí)間觸發(fā)通信調(diào)度（TTC）
% S- I: L8 ?: p3 }# y' B時(shí)間觸發(fā)通信調(diào)度通過預(yù)定義的時(shí)間表，確保各個(gè)節(jié)點(diǎn)在特定的時(shí)間段內(nèi)發(fā)送幀。如下：
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周期性幀調(diào)度：定義不同優(yōu)先級(jí)幀的發(fā)送周期，確保每幀都有機(jī)會(huì)發(fā)送。例如，可以在5ms內(nèi)分配若干時(shí)間窗口給高優(yōu)先級(jí)和低優(yōu)先級(jí)幀。

發(fā)送時(shí)間偏移：在節(jié)點(diǎn)內(nèi)引入發(fā)送時(shí)間偏移，使得高優(yōu)先級(jí)幀和低優(yōu)先級(jí)幀發(fā)送時(shí)不會(huì)總是同時(shí)觸發(fā)仲裁。
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6 z3 V* X0 b9 r% P: S軟件死鎖檢測(cè)與重傳機(jī)制
: k2 l$ D. \4 M* f1 Q( ^: b3 ^節(jié)點(diǎn)內(nèi)部的軟件可以檢測(cè)低優(yōu)先級(jí)幀長(zhǎng)時(shí)間未成功發(fā)送的情況：如果檢測(cè)到幀長(zhǎng)期饑餓，可以通過人工增加重發(fā)頻率或強(qiáng)制暫停高優(yōu)先級(jí)幀的發(fā)送，給低優(yōu)先級(jí)幀留出發(fā)送機(jī)會(huì)。
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動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)調(diào)整
& r3 Y5 ^3 _' d3 \0 k- a某些應(yīng)用層協(xié)議（如CANopen或J1939）允許動(dòng)態(tài)調(diào)整幀的優(yōu)先級(jí)。例如：在低優(yōu)先級(jí)幀因饑餓而長(zhǎng)期無(wú)法發(fā)送時(shí)，可以暫時(shí)調(diào)高其優(yōu)先級(jí)。一旦發(fā)送成功，恢復(fù)其正常優(yōu)先級(jí)。
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CAN FD的應(yīng)用
9 m# m+ u6 u5 V9 |對(duì)于數(shù)據(jù)量較大的應(yīng)用，可以考慮CAN FD（Flexible Data-rate）：通過較大的數(shù)據(jù)負(fù)載能力減少幀數(shù)量，從而降低仲裁沖突概率。結(jié)合時(shí)間觸發(fā)模式進(jìn)一步優(yōu)化調(diào)度。
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幀合并技術(shù)
在應(yīng)用層中，可以將多個(gè)低優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)幀合并為一個(gè)幀，減少仲裁失敗的次數(shù)。
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. i4 \4 t, z) R8 |3 ~( i0 u通過協(xié)議層和應(yīng)用層結(jié)合設(shè)計(jì)，低優(yōu)先級(jí)幀可以被可靠地發(fā)送出去，保證系統(tǒng)的整體性能和穩(wěn)定性。
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