A general framework for the deterministic medium access on the controller area network

---

Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2022

Tezin Dili: İngilizce

Öğrenci: MURAT AKPINAR

Danışman: KLAUS VERNER SCHMİDT

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Bu tez ile genel bir iş çerçevesi olarak CANDS (Determinizm ve Senkronizasyon destekli Kontrolör Alan Ağı), CAN üzerinde araç içi iletişim için önerilmektedir. CANDS, farklı saat doğruluğu ve uygulama karmaşıklığına sahip yeni saat senkronizasyonu (CS) algoritmalarından oluşan bir hiyerarşiye sahiptir. CANDS, standart CAN protokolü ve son uzantıları ile tamamen uyumluyken, deterministik veri yolu erişimi için zayıf zaman bölmeli çoklu erişim (WTDMA) konusundaki orijinal fikrimizi gerçekleştirir. CANDS içerisindeki CS yöntemleri, ofset ve kayma düzeltmesi uygular. Ofset düzeltmesi periyodik referans mesajları (RM) ile taşınan zaman damgalarına göre yapılırken, kayma düzeltmesi (1) CAN bit zamanlamasının yeniden senkronizasyon mekanizmasına; (2) periyodik zaman damgalarından hesaplanan kayma tahminlerine ve (3) ayrık zamanlı bir geri besleme kontrol döngüsünde belirlenen kayma tahminlerine göre gerçekleştirilir. CS performansı için doğru zaman damgaları gerekli olduğundan, bu tez ayrıca CAN bit zamanlamasının, osilatör kaymalarının ve farklı kablo uzunluklarının neden olduğu belirsizliklerin etkisini azaltan yeni bir zaman damgası (TS) yöntemi de geliştirir. Genel olarak, TS yöntemimiz ve CS algoritmalarımız ile yapılan donanım deneylerinde 100ns ve altında saat doğrulukları elde edilmektedir. Elde edilen saat doğruluğu sayesinde, CAN üzerinde ayrılmış ortam erişimi için WTDMA ve WTDMA zaman dilimlerinin atanması için yeni mesaj çizelgeleme algoritmaları önerilmektedir. WTDMA yazılımda gerçekleştirilir ve bitişik zaman dilimleri arasında belirli bir düzeyde girişime Taşıyıcı Algılama Çoklu Erişim/Çarpışma Çözümleme (CSMA/CR) ve CAN önleyici olmayan mesaj iletimi sayesinde izin verilir. WTDMA fikrinin doğru çalışması için yeterli koşullar ortaya konulmuş ve kapsamlı donanım deneyleri ile uygulanabilirliği doğrulanmıştır. Spesifik olarak, %90 üzerinde veri yolu yükleri ve birkaç yüz mikro saniye düzeyinde deterministik mesaj gecikmeleri elde edilmektedir.