排程理論介紹

3.2.1 rate monotonic scheme (RM)

RM scheme是一種使用很久的排程方法[11]，所使用的方式是週期越短 的訊息，得到越高的優先權，使週期較短的訊息比其它週期較長的訊息先 傳送出去，藉此使訊息的傳輸更為順暢。在CAN的設定上將週期反映在資 料欄位的仲裁欄，由於在CAN傳輸上仲裁欄位值越小者，其優先權越高，

所以取週期反應在仲裁欄上。但CAN的仲裁欄標準只有11個位元，如果週 期無法充分反映在11個位元的仲裁欄，CAN仲裁欄可以擴充成29個位元，

但此方法會增加系統的overhead，因為需多傳輸18個位元。

為了能夠將週期更完整的表現在仲裁欄上，將週期範圍分段，為了避 免訊息週期在同一段，在仲裁欄留下幾個位元區分這些訊息，使每個訊息 的仲裁欄都會是唯一的， 以利訊息的辨識。仲裁欄的分布方式如圖3.1所 示。

圖3.1 RM scheme 表示在 CAN 仲裁欄的方式

3.2.2 deadline monotonic scheme (DM)

DM scheme與RM scheme很相似，不過一個是以週期的長短為依據，

另一個是以deadline的長短為依據[12-14]。deadline是系統能容忍訊息最長 的傳輸時間，如果訊息錯過deadline怎可能造成系統不穩定

DM scheme的想法是「造成系統出現問題是因為傳輸時間超過

deadline所致」，因此優先權的順序應該以deadline越近的訊息優先權越高。

由於DM於RM非常相似，其實現的手法也與RM相同，是將反應在ID上的 週期換成deadline。為了避免造成ID的位元不夠長，所以所做的處理與RM 相同，分出幾個位元使得每個訊息都是唯一。其仲裁欄的分布方式如圖3.2 所示。

圖3.2 DM scheme 表示在 CAN 仲裁欄的方式

3.2.3 earliest deadline first scheme (EDF)

EDF是一種動態的排程方法[12-16]，它與RM及DM不同，其原理是將 最接近deadline的訊息，動態的更改其優先權使其擁有最高的優先權。但此 方法需要比較所有待傳輸的訊息距離deadline時間的長短，在參考文獻中為 了實現此方法都假設系統裡面要有一個同步的時脈，以方便將訊息距離 deadline的時間差(圖3.3中的D)，反應在資料欄位仲裁欄中，如圖3.3所示。

圖3.3 EDF 的實現方式

此外在ID中deadline的欄位只有在SOE的時候更新，且必須維持到下一 次SOE為止。在圖3.3中ri是訊息i能最靠近deadline所能更改ID的時間點，di 是訊息i的deadline。SOE1及SOE2是每次更改ID的時間點，兩次SOE所相差 的時間差l。在實現EDF的時候，只須在最後最近deadline的SOE更改ID即 可，所以D的計算如下:

1

1

t: current time

: depends on what fraction of CPU time that allow for ID updates

( 1)

但在普通event-triggered CAN是並沒有同步時脈的，也沒有參考的 SOE點，因為每個訊息的傳送都是獨立的，無法計算出上面的D值。而能 夠擁有一個同步的時脈，每個訊息要在同一個時間點更新，以及知道整個 bus的時間和自己本身的時間，只有TTCAN有此功能。TTCAN的傳輸是以 cycle time以及system matrix的方式，一次傳遞好幾個訊息，且TTCAN在硬 體設計上有同步的機制，能夠更改傳送內容只有在下次reference message

圖3.4 本文模擬之 EDF 在仲裁欄的表現方式

3.2.4 RM，DM與EDF的結合

靜態排程理論RM scheme與DM scheme，是將排程理論反應在訊息的 仲裁欄上。而動態排程理論EDF是將最緊急的訊息送出，此兩種想法並不 衝突。其結合方式如圖3.5所示。仲裁欄的前面一個位元，第一個位元保留 給EDF，當訊息接近deadline時，將此位元由1改成0，最後面則留幾個位元 則是為了讓訊息的ID是唯一的。

圖3.5 RM,DM 與 EDF 的結合

3.2.5 active adjustable priority scheme (AAP)

(2) 如果在N次傳輸過程中，若t>x則訊息緊急程度(m)降一級(m-1)。

(3) 如果在N次傳輸過程中，若t<y則訊息緊急程度(m)升一級(m+1)。

(4) 如果在N次傳輸過程中，若y<t<x則訊息緊急程度(m)不變。

例如當M=3，N=10，x=10，y=5時，訊息的運作如下:

圖3.6 AAP在訊息仲裁欄的表現方式

3.3.6 RM、DM與AAP的結合

RM、DM與AAP的結合和與EDF結合相似，因為動態調整的排程方法 與靜態的RM或DM結合並沒有衝突的地方。其結合方式如圖3.7所示。將前 面兩個位元保留給AAP調整訊息的優先權。其餘的位元按照RM或DM的表 現法。

圖3.7 (a)RM+AAP在訊息仲裁欄的表現方式 (b)DM+AAP在訊息仲裁欄的表現方式