汽车是一个实时系统,车载网络的实时性是一个安全关键问题。传统车载网络出于各种因素的考虑一般是由多条实时总线构成,比如CAN、Flex Ray等。总线之间则通过中央网关连接进行数据交换。近年来随着自动驾驶的出现,汽车需要处理大量音频视频流数据来做决策。传统的车载网络偏向于实时控制,在带宽方面较为乏力,难以在时延、带宽和实时性等方面同时满足自动驾驶的新需求。以太网以其开放性、高带宽和低成本等优势逐渐走入了汽车厂商的视野。为了解决以太网的实时性问题,IEEE制定了TSN以太网的相关标准。随着TSN以太网在车载网络中应用,下一代车载网络正朝着以TSN为骨干,各种传统总线为分支的异构车载网络架构发展。网关对需要跨越总线的消息帧的实时性具有很大影响,在新的TSN-CAN异构网络下,传统CAN-CAN网关内的CAN帧转发调度策略不一定适用于新的网络架构中,研究TSN-CAN异构网络下不同的网关内CAN帧调度策略对跨网关消息帧的影响具有重要的现实意义。本文首先介绍TSN和CAN相关基础、传统CAN网关集群式系统的WCRT理论和网关设计等研究,随后提出了TSN-CAN异构网络下基于WCRT理论的网关内CAN帧调度策略。在传统CAN-CAN网络的中央网关中,汽车厂商通常对于跨网关的消息帧采了用“先进先出”和“CAN ID优先级”的调度策略。为了评估这三种相近调度策略的优劣,本文还设计了一套TSN-CAN异构网络搭建方案,使用一些开发板及分立模块搭建了TSN-CAN异构网络。对实验采集的数据进行分析,综合平均响应时间、吞吐量和最小剩余间隔各个指标来看,基于WCRT理论的调度策略比“先进先出”和“CAN ID优先级”调度策略更优。此外,为了简化工程计算,避免使用传统CAN网关集群式系统WCRT理论中复杂的迭代收敛计算方法,本文还提出并实现了场景模拟算法用于计算跨网关消息帧的WCRT以供网关内的调度算法使用。同时,在实验方面,本文还创造性地提出并实现了定时器同步测量法,以测量跨网关消息帧实际端到端的响应时间。该测量方法相对成本低,利用网络本身就能完成测量不需要额外的仪器辅助。而且该测量方法的测量精度是硬件定时器的计时频率,如果不追求测量时长的情况下,可以将硬件定时器频率拉高,这样整个端到端测量的精度将非常高。因为使用了硬件中断机制,CPU可以及时地去处理,所以在测量误差方面也不会很大。