DDS中间件在CAN总线传输中的应用

DDS中间件在CAN总线传输中的应用 Rojdi REKIK Salem HASNAOUI

摘要：数据分发服务（ DDS）是一种以发布和订阅数据为中心的中间件。它指专门为实时实现数据的API分布。并非常适用于复杂分布式系统和QoS功能的应用程序。但是，它需要通过传感器传输大量测量网络的时序参数。其基于优先级的媒体访问控制是用来选择具有较高的传感器信息。这种方式大大降低了获得的快照环境状态的时间，因此符合反馈控制回路的实时要求。使用的“发布/订阅/分发”模式和底层的实时CAN总线是当前在这个研究课题中才存在的几个区域。这些活动由德国国家研究中心和首尔国立大学结构实验室，以及由我们的“控制和通讯技术“研究小组负责。本文的主要目的是证明DDS中间件是如何在CAN总线实现的。

1 介绍：今天的嵌入式软件应用越来越分散，他们的数据通讯的联网的制度在许多计算节点之间。这包括在航空航天应用，国防，分布式仿真，工业自动化，分布式控制，机器人技术，电信设备和联网领域的消费电子产品。在当今的日子里，该行业被质疑对生产力的质量，安全，环保和程度横向和纵向整合需求的日益提高。然而，复杂的分布式控制系统（ DCS ）不能有效地和安全地管理提供更强大的对象之间的通信图案。对于需要控制的涵盖不同层次级别的功能网络。互操作性中间件架构和应用对象是系统集成商从不同的供应商中真正挑战适应和连接可用的组件的。智能控制系统已经成为国际关注的焦点。标准化组织，工业财团和研究团体提供更全面数据模型架构。

2：相关作品：实时数据分布最近出现了一个重要的研究领域。有一个研讨会的主题(第一个车间对数据分布实时系统[4])2003年5月。对象管理组(OMG)有助于研究的努力的标准化数据分布在一个中间件服务。它提供了一个最长的等待启发式以减少开销。类似的工作[6]描述了一个广播技术的需求时间表，广播使用最早的期限,定期或混合调度算法。工作[7]中描述的是一个投机的数据传播服务使用的地理和时间地点参考,以确定哪些数据传播。这些技术考虑截止时间限制的客户,但是考虑数据时序一致性和底层实时网络的使用。一个应用领域,提供了各种研究努力数据分布是嵌入式传感器网络(8、9、10、11和12]。尽管这里分布的传感器网络描述为所有的工作提供了宝贵的见解解决问题的数据,但没有考虑实时的特点的数据或应用程序。也就是说,既不支持数据交付期限和时间一致性数据。

大量的实时数据的分布研究已经在弗吉尼亚大学（ UVA）完成，在无线传感器网络的环境中[ 13 ， 14 ， 15 ，和16 ]。这项工作确实解决了请求的最后期限。然而，当它到达请求时，它不保证提供数据在时间上是有效的。 PrismTech [17]有一个产品是所谓的OpenSplice [18]这是符合实时联网。但类似的作品可以提到如ROFES [19]。在ROFES平台，S.的上下文Lankes 和T. Bemmel描述实施了基于CAN的面向连接的点至点的通信模型和它的集成到实时CORBA ，但这个项目没有被扩展以支持数据分布服务。这些研究工作已经被强制执行。这同时做几个商业产品已经成为符合OMG的数据分布规范。实时创新[ 20 ]有一个产品叫做NDDS，提供架构数据的时间要求严

格的交付。泰利斯海军荷兰[21]有一个名为Splice产品[ 22 ]它提供了一个以数据为中心的架构为关键任务的应用程序。这两种产品提供宝贵的实时特性数据的分布。既保证了数据的时间期限也不实时网络支持。

3 实时和嵌入式系统：自动化控制组件与分布式组件只是一个例子。最通用和强大的图案是[23]： ?事件驱动型数据分发 ?请求 - 答复服务 ?基于内容的事件通知 ?连续数据分布

3.1 事件驱动型数据分发 事件驱动的数据分布（EDDD）用于当应用程序通过事件和控制的时候。因此，当一个事件被丢失的时候，则一个执行应用程序停止。在EDDD发送的消息是一个事件，而不是信号值时。该机制应该保证每个事件交付给所有的接收器。 CORBA的消息规格支持异步消息调用（AMI），这个模型很好地映射了这种模式。 3.2 请求 - 答复服务 请求 - 应答服务（RRS）是获取数据或启动服务更简单的方法。不管同步或异步的，只要回复即可。在后一种情况下，一个回调函数被调用时，答复接收。 RRS是由所有的分布式提供环境，特别是CORBA的体系结构。

3.3 基于内容的事件通知 基于内容的事件通知（ CBEN ）是用来通知改变组件的状态。警报和其他通知消息被发送到所有感兴趣的接收器或存储在历史数据库中。（一旦消息被称为报警时，它会强制接收

器停止其正常运行的执行专项行动。 ）通过比较来EDDD ， CBEN代表不是事件的一个单独的域。然而，报警和事件的可靠性也是必需的。 CBEN可以通过CORBA实现事件服务（不过滤）或CORBA通知服务（带过滤） 。 OPC 和传感器网络赋能（ SWE ）是DCS是这一类的CBEN模式范围内。

3.4 连续数据分布 连续数据分布（CDD）是用于周期性数据传输（或当信号值超过应用特定阈值）。它允许一个生产商经常传送一个新的数据值。OMG的DDS[5]和OPC-DX [6]支持CDD以及RRS和CBEN。在DDS中，出版商给数据中间件。中间件需要照顾分配并通知用户时， 消息到达。

在3.1的情况下，名称或地点及种类事件需要在编译时。在3.2的情况下，则名称或服务的位置，可以通过获得命名或目录服务来编译。在3.3的情况下，生产商和消费者都去耦合。报警和事件被发送到一个信道;消费者通过向他们提供过滤器一些标准从通道检索它们。在3.4的情况下，唯一的财产生产商（出版商）需要与沟通消费者（用户）的名称和定义的数据（数据为中心的）。信号，报警通知和事件均标记有独特的主题名称，如“压力”或“温度”。发布者不需要了解任何信息的用户，反之亦然。

CDD和CBEN分别是数据和服务内容代替的身份制片人，因此被称为基于内容的发布/订阅。出版商的松耦合服务器和订阅服务器，在客户尽职审查为基础的架构，作为新的发布者和订阅可以无缝集成到现有的应用程序，而不影响现有的代码，因此，剩余的几个生产者