题目：ARINC-825网络仿真分析平台的设计与实现

CAN（Controller Area Network）总线是一种多主结构的现场总线。为了在机载系统中引入CAN总线，ARINC（Aeronautical Radio Inc.）公司推出了ARINC-825规范，对基于CAN协议的应用网络的带宽管理、数据表示、会话过程、及可靠性等方面进行了改进。XX飞机设计研究院联合北航、XX计算技术研究所，对ARINC-825规范进行了进一步扩充，形成了《机载双余度CAN网络规范》草案，并逐步形成行业标准。由于上述规范提出时间较新，与之相应的网络应用设计、性能分析、仿真验证等辅助工具在市场上还未有成熟产品。有关该规范的应用技术和辅助工具的研究，对于其在应用领域的推广及标准化进程的推进有重要的意义。本文针对ARINC-825规范和《机载双余度CAN网络规范》的应用技术和仿真验证技术进行了研究，主要工作包括：1 对CAN总线的静态调度方案进行了优化，设计了一种基于启发式的算法，并基于该算法实现了工具软件。该工具以网络通信简表为输入，针对给定的消息传输需求，对周期性消息的传输时隙进行优化分配，使每个传输周期的网络负载尽量均匀，避免因突发事件引起网络阻塞。该工具还对总线占用率进行静态分析，并给出分析报告；2 设计并实现了一种基于离散事件的通用仿真框架。该框架加载可配置的仿真场景，按时间顺序和逻辑关系触发事件并进行记录。同时提供了用户代理机制，使用户（仿真实验人员）能随时参与仿真运行过程与仿真对象交互，为故障注入和故障现场观测提供了便利；3 在上述仿真框架基础上，设计并实现了CAN网络仿真分析工具。该工具目前支持ARINC-825仿真场景和机载双余度CAN网络仿真场景。用户可配置通信简表，并为各仿真节点设定消息传输规则。仿真场景运行时可对总线活动进行记录，通过分析总线活动记录得到仿真过程中总线负载、报文周期等评估信息。本文提出的辅助工具及仿真分析工具的工作主要面向ARINC-825网络及机载双余度CAN网络的网络应用设计者。使用本工具可以对总线占用率、传输延迟、非周期消息对总线调度的影响、双余度网络中单节点或单通道失效时对整体网络的影响等进行评估。本文提出的通用仿真框架对其他领域的仿真系统设计者也有参考价值。