如何模拟CAN/CANFD总线的负载

最近群里有人问如何计算CANFD总线负载，我自己用CANoe模拟了一下CAN总线的负载，大概的思路如下：

首先，我们拿最大通信速率为500kbps的CAN总线来说，500kbps就是500kbit/s，也就是1秒内总线上最大允许传输的bit数为500000个

我们模拟发送一条周期报文，计算1秒内它传输到总线上的bit数，然后再除以1秒内最大允许的bit数，不就得到总线的负载了嘛

计算方式如下

• 1000是1秒，也就是1000ms
• Tsendcycle是发送的周期报文的周期时间，这里以ms为单位
• N是一条CAN报文发送到总线上的bit数

“

我们以dlc为8个字节的标准帧为例，帧起始(1bit)+仲裁场(11bit)+控制场(6)+数据场(64bit)+CRC场(16bit)+ACK场(2bit)+帧结束(7bit)+ITM(3bit) = 111bit

”

• 500000是CAN总线在1秒内的最大承载bit数

假设我们以1ms为周期往总线上循环发送CAN报文，先用上面的公式计算出负载率busload为22.2%

然后我们在CANoe上模拟发送这个周期报文，同时检测CAN总线的真实负载是否相同

代码很简单

variables
{
  msTimer tSendMsg1;
  message 0x001 message1 = {dlc = 8, byte(0) = 0x00, byte(1) = 0x11, byte(2) = 0x22, byte(3) = 0x33, byte(4) = 0x44, byte(5) = 0x55, byte(6) = 0x66, byte(7) = 0x77};
}

on timer tSendMsg1
{
  output(message1);
}

on key 'a'
{
  setTimerCyclic(tSendMsg1, 1);
}  

在点击按键a发送报文的同时，打开CANoe里的Statistics界面，监测CAN总线

“

Busload那一行的Avg是平均统计值，它会从0开始不断增大，最终趋向于最大值Max，由于开始时busload为0，增大到23%，然后一直稳定在23%（可以通过Current那一列看出），而Avg就是统计从0%开始到值的平均值，所以时间越久，它就越趋向于23%

”

由此看出，计算得出的理论值22.2%与实际的负载几乎相等

通过上面的公式，可以发现

“

报文发送周期越短，1秒内往总线上发送的次数越多，往总线上发送的bit数就越多，负载也就越大

”

而以1ms为周期发送一条报文最大的负载也就23%，如果我想让负载率达成75%左右，甚至是90%以上呢，我总不能让发送周期比1ms还小

那要怎么办呢

既然不能继续缩短发送周期，可以在每个发送周期多发送几条此报文不就行了

variables
{
  msTimer tSendMsg1;
  message 0x001 message1 = {dlc = 8, byte(0) = 0x00, byte(1) = 0x11, byte(2) = 0x22, byte(3) = 0x33, byte(4) = 0x44, byte(5) = 0x55, byte(6) = 0x66, byte(7) = 0x77};
}

on timer tSendMsg1
{
  output(message1);
  output(message1);
  output(message1);
  output(message1);
}

on key 'a'
{
  setTimerCyclic(tSendMsg1, 1);
}  

这里我以每1ms发送4条相同的报文，那么负载也就是只发送一条报文的负载的4倍

看一下监测结果

“

我们就可以用上面的公式，调整里面的变量，还有增加每个周期发送的次数，来达到我们想要的总线负载，当然最终还是需要用Statistics查看实际的负载是否能满足我们的要求

”

在测试中，模拟负载的报文，也有要求，不同的报文ID，优先级也不同，0x000优先级最高，0x7ff优先级最低，所以如果需要在高优先级下测试，就用0x000报文模拟负载，如果需要在低优先级下测试，就用ox7ff报文模拟负载，这样就可以模拟高负载高优先级、高负载低优先级、低负载高优先级、低负载低优先级这四种情况

学会了CAN总线的负载，那么CANFD的负载就简单了