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毕业设计做app还是做网站,嘉兴企业网站模板建站,北京知名网站建设公司,做网站需要学jq吗文章目录 前言 背景介绍 初始代码 优化代码 分析和应用 总结 前言 见《【研发日记】Matlab/Simulink软件优化(一)——动态内存负荷压缩》 背景介绍 在一个嵌入式软件开发项目中#xff0c;需要设计一个ECU节点的CAN网路数据发送#xff0c;需求是在500k的通信波特率上需要设计一个ECU节点的CAN网路数据发送需求是在500k的通信波特率上动态发送10到40帧报文发送一轮的时间最长不能超过50ms。示例如下 初始代码 一开始算法开发的思路非常简单就是设置一个50ms的任务用for循环把要发送的数据装入CAN发送Buffer。示例如下 以上模型生成的代码如下 #include untitled.h #include untitled_private.h/* Block signals (default storage) / B_untitled_T untitled_B;/ Block states (default storage) / DW_untitled_T untitled_DW;/ Real-time model */ static RT_MODEL_untitled_T untitledM; RT_MODEL_untitled_T const untitled_M untitledM;/ Model step function */ void untitled_step(void) {int32_T i;int32_T rtb_Gain;int32_T s6_iter;char_T *sErr;void inputMsgRef;/ Outputs for Enabled SubSystem: Root/Subsystem incorporates:* EnablePort: S3/Enable// RelationalOperator: S1/Compare incorporates:* Constant: S1/Constant* UnitDelay: S2/Output/if (untitled_DW.Output_DSTATE 0) {if (!untitled_DW.Subsystem_MODE) {/ Enable for Iterator SubSystem: S3/For Iterator Subsystem // Enable for S-Function (svntcantransmit): S6/CAN Transmit */sErr GetErrorBuffer(untitled_DW.CANTransmit_CANTransmit[0U]);LibReset(untitled_DW.CANTransmit_CANTransmit[0U]);LibStart(untitled_DW.CANTransmit_CANTransmit[0U]);if (sErr ! 0) {rtmSetErrorStatus(untitled_M, sErr);rtmSetStopRequested(untitled_M, 1);}/ End of Enable for S-Function (svntcantransmit): S6/CAN Transmit // End of Enable for SubSystem: S3/For Iterator Subsystem /untitled_DW.Subsystem_MODE true;}/ Outputs for Iterator SubSystem: S3/For Iterator Subsystem incorporates:* ForIterator: S6/For Iterator/for (s6_iter 0; s6_iter 40; s6_iter) {/ Gain: S6/Gain /rtb_Gain s6_iter 3;for (i 0; i 8; i) {/ Selector: S6/Selector incorporates:* Constant: Root/Constant/untitled_B.Selector[i] untitled_ConstP.Constant_Value[i rtb_Gain];}/ S-Function (scanpack): S6/CAN Pack // S-Function (scanpack): S6/CAN Pack */untitled_B.CANPack.ID 10U;untitled_B.CANPack.Length 8U;untitled_B.CANPack.Extended 0U;untitled_B.CANPack.Remote 0;untitled_B.CANPack.Data[0] 0;untitled_B.CANPack.Data[1] 0;untitled_B.CANPack.Data[2] 0;untitled_B.CANPack.Data[3] 0;untitled_B.CANPack.Data[4] 0;untitled_B.CANPack.Data[5] 0;untitled_B.CANPack.Data[6] 0;untitled_B.CANPack.Data[7] 0;{(void) memcpy((untitled_B.CANPack.Data), untitled_B.Selector[0],8 * sizeof(uint8_T));}/* S-Function (svntcantransmit): S6/CAN Transmit /sErr GetErrorBuffer(untitled_DW.CANTransmit_CANTransmit[0U]);/ S-Function (scanpack): S6/CAN Pack incorporates:* S-Function (svntcantransmit): S6/CAN Transmit/inputMsgRef untitled_B.CANPack;/ S-Function (svntcantransmit): S6/CAN Transmit */LibOutputs_CANTransmit(untitled_DW.CANTransmit_CANTransmit[0U],inputMsgRef, 1);if (sErr ! 0) {rtmSetErrorStatus(untitled_M, sErr);rtmSetStopRequested(untitled_M, 1);}}/ End of Outputs for SubSystem: S3/For Iterator Subsystem /} else {if (untitled_DW.Subsystem_MODE) {/ Disable for Iterator SubSystem: S3/For Iterator Subsystem // Disable for S-Function (svntcantransmit): S6/CAN Transmit */sErr GetErrorBuffer(untitled_DW.CANTransmit_CANTransmit[0U]);LibReset(untitled_DW.CANTransmit_CANTransmit[0U]);if (sErr ! 0) {rtmSetErrorStatus(untitled_M, sErr);rtmSetStopRequested(untitled_M, 1);}/ End of Disable for S-Function (svntcantransmit): S6/CAN Transmit // End of Disable for SubSystem: S3/For Iterator Subsystem /untitled_DW.Subsystem_MODE false;}}/ End of RelationalOperator: S1/Compare // End of Outputs for SubSystem: Root/Subsystem // Switch: S5/FixPt Switch incorporates:* Constant: S4/FixPt Constant* Constant: S5/Constant* Sum: S4/FixPt Sum1* UnitDelay: S2/Output/if ((uint8_T)(untitled_DW.Output_DSTATE 1U) 49) {untitled_DW.Output_DSTATE 0U;} else {untitled_DW.Output_DSTATE;}/ End of Switch: S5/FixPt Switch / }/ Model initialize function */ void untitled_initialize(void) {{int32_T bitParams[4];char_T sErr;/ Start for S-Function (svntcantransmit): S6/CAN Transmit */sErr GetErrorBuffer(untitled_DW.CANTransmit_CANTransmit[0U]);CreateHostLibrary(slhostlibcantransmit.dll,untitled_DW.CANTransmit_CANTransmit[0U]);if (*sErr 0) {bitParams[0U] 1;bitParams[1U] 4;bitParams[2U] 3;bitParams[3U] 1;LibCreate_CANTransmit(untitled_DW.CANTransmit_CANTransmit[0U], vector,slvectorxlwrapper.dll, Virtual, 0, 1, 1, 1,canslconverter, vectorxlplugin, 500000.0,bitParams[0U], 0, 0, 0, 1.0, 0);}if (*sErr 0) {LibStart(untitled_DW.CANTransmit_CANTransmit[0U]);}if (sErr ! 0) {rtmSetErrorStatus(untitled_M, sErr);rtmSetStopRequested(untitled_M, 1);}/ End of Start for S-Function (svntcantransmit): S6/CAN Transmit // End of SystemInitialize for SubSystem: S3/For Iterator Subsystem // End of SystemInitialize for SubSystem: Root/Subsystem /} }/ Model terminate function */ void untitled_terminate(void) {char_T sErr;/ Terminate for Enabled SubSystem: Root/Subsystem // Terminate for Iterator SubSystem: S3/For Iterator Subsystem // Terminate for S-Function (svntcantransmit): S6/CAN Transmit */sErr GetErrorBuffer(untitled_DW.CANTransmit_CANTransmit[0U]);LibTerminate(untitled_DW.CANTransmit_CANTransmit[0U]);if (sErr ! 0) {rtmSetErrorStatus(untitled_M, sErr);rtmSetStopRequested(untitled_M, 1);}LibDestroy(untitled_DW.CANTransmit_CANTransmit[0U], 0);DestroyHostLibrary(untitled_DW.CANTransmit_CANTransmit[0U]);/ End of Terminate for S-Function (svntcantransmit): S6/CAN Transmit // End of Terminate for SubSystem: S3/For Iterator Subsystem // End of Terminate for SubSystem: Root/Subsystem / } 按照上述示例生成的代码调试时监测到CAN网络上的瞬时负载率在0%和100%之间来回跳变。0%和100%各自占用一段时间两者的比例随着发送报文数量的多少变化。当报文数为最大的40帧时100%瞬时负载率会持续10ms左右如下图所示 分析上述网络通信的特点100%瞬时负载率持续的10ms时间段里肯定会有其他ECU节点也发出报文这时候CAN网络就会自动根据ID的优先级分配谁先发谁等待后发即出现冲突抢占现象。在CAN网络中如果冲突抢占是偶发的那就不会有太大影响但是如果冲突抢占是持续的那就不是我们希望看到的了。 优化代码 根据对上述问题的分析我们发现每个50ms周期里边都还有至少40ms是没有利用的那么只要把前面拥挤的报文分散开到后面一部分就能解决前面的问题了。然后如果还有剩余的时间没有利用那么我们就柔性地缩短50ms的周期时长提高数据发送的频率。这样既能解决前面的问题又能把总线资源充分利用起来用于提高我们网络通信的性能。示例如下 以上模型生成的代码如下 #include untitled.h #include untitled_private.h/ Named constants for Chart: S1/Chart / #define untitled_IN_a ((uint8_T)1U) #define untitled_IN_a1 ((uint8_T)2U)/ Block signals (default storage) / B_untitled_T untitled_B;/ Block states (default storage) / DW_untitled_T untitled_DW;/ Real-time model */ static RT_MODEL_untitled_T untitledM; RT_MODEL_untitled_T const untitled_M untitledM;/ Model step function */ void untitled_step(void) {real_T rtb_Gain;int32_T i;char_T *sErr;void inputMsgRef;/ Chart: S1/Chart incorporates:* Constant: Root/Constant3/if (untitled_DW.is_active_c3_untitled 0U) {untitled_DW.is_active_c3_untitled 1U;untitled_DW.is_c3_untitled untitled_IN_a;untitled_B.FrameIndex 0.0;} else if (untitled_DW.is_c3_untitled untitled_IN_a) {untitled_DW.is_c3_untitled untitled_IN_a1;untitled_B.FrameIndex;} else {/ case IN_a1: /if (untitled_B.FrameIndex 39.0) {untitled_DW.is_c3_untitled untitled_IN_a;untitled_B.FrameIndex 0.0;}}/ End of Chart: S1/Chart // Gain: S1/Gain */rtb_Gain 8.0 * untitled_B.FrameIndex;for (i 0; i 8; i) {/* Selector: S1/Selector incorporates:* Constant: Root/Constant2/untitled_B.Selector[i] untitled_ConstP.Constant2_Value[i (int32_T)rtb_Gain];}/ S-Function (scanpack): S1/CAN Pack // S-Function (scanpack): S1/CAN Pack */untitled_B.CANPack.ID 10U;untitled_B.CANPack.Length 8U;untitled_B.CANPack.Extended 0U;untitled_B.CANPack.Remote 0;untitled_B.CANPack.Data[0] 0;untitled_B.CANPack.Data[1] 0;untitled_B.CANPack.Data[2] 0;untitled_B.CANPack.Data[3] 0;untitled_B.CANPack.Data[4] 0;untitled_B.CANPack.Data[5] 0;untitled_B.CANPack.Data[6] 0;untitled_B.CANPack.Data[7] 0;{(void) memcpy((untitled_B.CANPack.Data), untitled_B.Selector[0],8 * sizeof(uint8_T));}/* S-Function (svntcantransmit): S1/CAN Transmit /sErr GetErrorBuffer(untitled_DW.CANTransmit_CANTransmit[0U]);/ S-Function (scanpack): S1/CAN Pack incorporates:* S-Function (svntcantransmit): S1/CAN Transmit/inputMsgRef untitled_B.CANPack;/ S-Function (svntcantransmit): S1/CAN Transmit */LibOutputs_CANTransmit(untitled_DW.CANTransmit_CANTransmit[0U], inputMsgRef,1);if (sErr ! 0) {rtmSetErrorStatus(untitled_M, sErr);rtmSetStopRequested(untitled_M, 1);} }/ Model initialize function */ void untitled_initialize(void) {{int32_T bitParams[4];char_T sErr;/ Start for S-Function (svntcantransmit): S1/CAN Transmit */sErr GetErrorBuffer(untitled_DW.CANTransmit_CANTransmit[0U]);CreateHostLibrary(slhostlibcantransmit.dll,untitled_DW.CANTransmit_CANTransmit[0U]);if (*sErr 0) {bitParams[0U] 1;bitParams[1U] 4;bitParams[2U] 3;bitParams[3U] 1;LibCreate_CANTransmit(untitled_DW.CANTransmit_CANTransmit[0U], vector,slvectorxlwrapper.dll, Virtual, 0, 1, 1, 1,canslconverter, vectorxlplugin, 500000.0,bitParams[0U], 0, 0, 0, 1.0, 0);}if (*sErr 0) {LibStart(untitled_DW.CANTransmit_CANTransmit[0U]);}if (sErr ! 0) {rtmSetErrorStatus(untitled_M, sErr);rtmSetStopRequested(untitled_M, 1);}/ End of Start for S-Function (svntcantransmit): S1/CAN Transmit // Enable for S-Function (svntcantransmit): S1/CAN Transmit */sErr GetErrorBuffer(untitled_DW.CANTransmit_CANTransmit[0U]);LibReset(untitled_DW.CANTransmit_CANTransmit[0U]);LibStart(untitled_DW.CANTransmit_CANTransmit[0U]);if (sErr ! 0) {rtmSetErrorStatus(untitled_M, sErr);rtmSetStopRequested(untitled_M, 1);}/ End of Enable for S-Function (svntcantransmit): S1/CAN Transmit /} }/ Model terminate function */ void untitled_terminate(void) {char_T sErr;/ Terminate for S-Function (svntcantransmit): S1/CAN Transmit */sErr GetErrorBuffer(untitled_DW.CANTransmit_CANTransmit[0U]);LibTerminate(untitled_DW.CANTransmit_CANTransmit[0U]);if (sErr ! 0) {rtmSetErrorStatus(untitled_M, sErr);rtmSetStopRequested(untitled_M, 1);}LibDestroy(untitled_DW.CANTransmit_CANTransmit[0U], 0);DestroyHostLibrary(untitled_DW.CANTransmit_CANTransmit[0U]);/ End of Terminate for S-Function (svntcantransmit): S1/CAN Transmit */ } 按照上述示例生成的代码调试时监测到CAN网络上的瞬时负载率非常均匀地保持在25%左右。并且不管报文数量的如何变化软件都能自动地柔性处理既不会负载率过高也不会总线资源浪费同时又能将报文频率性能发挥到最大。如下图所示 分析上述网络通信的特点已实现了项目中的需求同时也利用通信负载柔性均衡算法把性能发挥到了最优。 分析和应用 通信负载均衡在不同的软件开发项目中重要性是不一样的。一种是实时性要求高的的应用例如底盘控制每一帧消息都要在准确的时间发送出去不允许冲突抢占导致的延误。另一种是网络通信资源非常小的总线例如低速CAN单位时间内能发送的报文数量本来就比较少所以更要仔细计算充分利用要不然很容易因为负载不均衡导致报文阻塞。 使用通信负载柔性均衡算法时需要注意如下几点 1、不同波特率理想负载率下单位时间对应的报文数量需要仔细的计算才能设定出最优的算法。例如500k波特率在25%理想负载率下1ms对应的报文数量就是1帧。同理如果1M波特率那么1ms对应的报文数量就是2帧。 2、计算好最优的理论算法之后还要更具自己处理器的性能设定一个合适的控制粒度。例如自己的软件最快可以1ms运算一圈那么就可以1ms控制一次发送1帧或者2帧。如果自己的软件最快只能5ms运算一圈那么同理就5ms控制一次发送5帧或者10帧。这里的控制粒度越小负载均衡的效果也越好但是并非所有的平台都能达到理论极限只要在自己平台的基础上发挥到最优即可。 3、对于有网络管理机制的应用场景需求方可能不希望我们的50ms周期发生变化。例如网络上的主ECU节点利用同步信号控制着各个从ECU节点分别占用这50ms中的一小段。当我们自己节点的报文发送完之后需要等着下一个50ms的到来或者下一个同步信号的到来。这时候就要把FrameIndex的循环Limit固定成50ms然后在Transmit模块上加一个使能条件FrameIndex FrameNum。这样也能达到我们通信负载柔性均衡的目的同时也满足主ECU节点的网络管理。 总结 以上就是本人在嵌入式软件开发中处理通信负载率不均衡问题时一些个人理解和分析的总结首先介绍了它的背景情况然后展示它的初始设计和优化设计最后分析了通信负载均衡算法的注意事项和应用场景。 后续还会分享另外几个最近总结的软件优化知识点欢迎评论区留言、点赞、收藏和关注这些鼓励和支持都将成文本人持续分享的动力。 另外上述例程使用的Demo工程可以到笔者的主页查找和下载。 版权声明原创文章转载和引用请注明出处和链接侵权必究