【AUTOSAR】--01 AUTOSAR网络管理基础

news2025/1/23 17:47:03

AUTOSAR网络管理做了几个项目了，但发现还是有些理解不够深入的地方，最近趁着有个新项目也要做AUTOSAR网络管理，再从头梳理一下AUTOSAR网络管理，预计用2-3篇文章，把AUTOSAR网络重新梳理完成。

这是第一篇，主要从如下三部分展开描述：

1）AUTOSAR网络管理的基础知识；

2）AUTOSAR网络管理主要涉及的软件模块及相关技术文档；

3）AUTOSAR网络管理的工作状态机；

1、网络管理基础知识介绍

车载网络管理常见的有如下两种：

1) OSEK网络管理：几年前基本都是用OSEK网络管理。但它相对AUTOSAR网络管理来讲比较复杂，要建环啥的，所以现在慢慢用得少了。

2) AUTOSAR网络管理：目前新开发的项目，大部分用的是AUTOSAR 网络管理。

本文主要介绍AUTOSAR网络管理。

网络管理主要是为了协调整车的各ECU的CAN网络同醒同睡。

即：

1、当网络上没有信息交互时，CAN网络将进入睡眠模式，之后本身的系统才允许进行休眠。

2、当ECU要需要获取CAN上的信息时，则该ECU唤醒CAN网络。

总结一句话，网络管理主要负责CAN网络的休眠唤醒，以达到本ECU以及整车的休眠唤醒。

AUTOSAR网络管理可以适用于多种网络，如CAN/LIN/Eth/FlexRay等。

本文主要针对CAN部分展开描述，也是目前市场上使用得最多的，最实用的。

2、主要涉及模块及相关文档

从AUTOSAR规范上来看，主要涉及两个模块CanNM，NM模块。

从源码层面来看，主要涉及如下源代码：

Nm.c (src\components\nm\implementation）

Nm.h (src\components\nm\implementation)

CanNm.c (src\components\cannm\implementation)

CanNm.h(src\components\cannm\implementation)

ComM_Nm.h (src\components\comm\implementation)

Nm_Cbk.h (src\components\nm\implementation)

NmStack_Types.h (src\components\nm\implementation）

BswM_Nm.h (src\components\bswm\implementation)

CanNm_Cbk.h (src\components\cannm\implementation）

Nm_Cfg.c(src\gendata)

Nm_Cfg.h (src\gendata)

Nm_Lcfg.c (src\gendata)

SchM_Nm.h(src\gendata)

CanNm_Cfg.c (src\gendata)

CanNm_Cfg.h(src\gendata)

CanNm_Lcfg.c (src\gendata)

CanNm_PBcfg.c(src\gendata)

SchM_CanNm.h (src\gendata)

SchM_Nm_Type.h(src\gendata)

SchM_CanNm_Type.h(src\gendata)

对应相关的AUTOSAR标准为：

1) AUTOSAR_SWS_CANNetworkManagement.pdf

2) AUTOSAR_SRS_NetworkManagement.pdf

3) AUTOSAR_SWS_CANStateManager.pdf

对应相关的Vector开发技术规范为：

1) TechnicalReference_CanNm.pdf

2) TechnicalReference_Nm.pdf

3、AUTOSAR CAN Nm状态机

3.1 网络管理三大模式介绍

AUTOSAR网络管理主要分为三大模式:

1) 网络模式(Network Mode)

2) 预睡眠模式(Prepare Bus-Sleep Mode)

3) 睡眠模式(Bus-Sleep Mode)

其中网络模式有三个状态：

1) 帧重复状态（Repeat Message State）

2) 正常运行状态（Normal Operation State）

3) 准备睡眠状态（Ready Sleep State）

其中帧重复状态又有两个子状态：

1) 快速发送子状态（Normal immediate State）

2) 正常发送子状态（Normal transmit State）

上面每个模式/状态，对网络管理报文、应用报文、诊断报文的发送/接收要求不一样。

具体如下：

1) 网络模式(Network Mode)：

允许所有报文的发送与接收（除了处于准备睡眠状态Ready Sleep State时，不能发送网络管理报文）

2) 预睡眠模式(Prepare Bus-Sleep Mode)：

不允许发送网络管理报文，

不允许发送、接收应用报文/诊断报文等（已经存储在Tx缓存器的应用报文/诊断报文，仍然可以发送）

仅可接收网络管理报文；

可以对总线上的报文进行ACK响应

3) 睡眠模式(Bus-Sleep Mode)

不允许发送网络管理报文，

不允许发送、接收应用报文/诊断报文等

仅可接收网络管理报文；

不可以对总线上的报文进行ACK响应

上面所有模式/状态，可整理成如下表：

具体这三个模式、三个状态、两个子状态，是怎么互相切换的？下面重点讲解下网络管理的状态机。

3.2 网络管理状态机

NM_01: 上电后，软件通过调用CanNm_Init() 完成CAN网络管理的初始化，之后进入网络休眠模式Bus-Sleep Mode（BSM）。
NM_02: 在网络休眠模式Bus-Sleep Mode（BSM）下，

若收到其他节点的NM PDU，则软件调用CanNm_PassiveStartup()，将状态机切换至网络模式的重复报文状态Repeat Message State（RMS），并进入其中的正常发送子状态。
NM_03: 在网络休眠模式Bus-Sleep Mode（BSM）下，

若本模块存在本地唤醒请求，则软件调用CanNm_NetworkRequest()将状态机切换至网络模式的重复报文状态Repeat Message State（RMS），并进入其中的快速发送子状态。
NM_04: 在网络模式下的重复报文状态Repeat Message State（RMS）或正常运行状态Normal Opeartion State（NOS）时，若NM-Timeout Timer超时，则重启NM-Timeout 定时器；

该步骤正常运行时，是不会触发的。分析如下：

当处于Repeat Message Stat状态时，正常情况下，在NM-Timeout Timer超时前，肯定会接收到其他NM PDU或本NM PDU发送完成，则会如NM17步骤，软件会重启NM-Timeout Timer。
NM_05: 当Repeat Message Timer超时，若此时本ECU仍需要请求网络，则进入正常运行状态Normal Operation State。
NM_06: 满足如下任一条件时，则从正常运行状态Normal Opeartion State（NOS）进入重复报文状态Repeat Message State;

1、接收到Repeat Message Bit置1的网络管理报文

2、本ECU需要置上Repeat Message Bit时，则软件调用CanNm_RepeatMessageRequest();
NM_07: 当Repeat Message Timer超时，若此时本ECU不再需要网络，则进入准备睡眠状态Ready Sleep State（RSS）。
NM_08: 满足如下任一条件时，则从准备休眠状态Ready Sleep State（RSS）进入重复报文状态Repeat Message State;

1、接收到Repeat Message Bit置1的网络管理报文

2、本ECU需要请求网络且需置上Repeat Message Bit时，则软件调用CanNm_RepeatMessageRequest();
NM_9: 当本ECU需要请求网络时，则软件调用CanNm_NetworkRequest(() ，请求进入Normal Operation State。
NM_10: 当本ECU不需要网络时，则软件调用CanNm_NetworkRelease() ，请求进入准备休眠状态Ready Sleep State（RSS）：
NM_11: 当快速发送次数到达，但Repeat Message Timer计时未到达时，则从Normal immediate State切换至Normal transmit State
NM_12: 在网络模式下的Ready Sleep State时，NM-Timeout Timer超时，则软件调用CanNm_NetworkRequest(()，进入预休眠状态Prepare Bus-Sleep Mode (PBSM)；
NM_13: 在预休眠模式Prepare Bus-Sleep Mode（PBSM）下，

若本模块存在本地唤醒请求，则软件调用CanNm_NetworkRequest()将状态机切换至网络模式的重复报文状态Repeat Message State（RMS），并进入其中的快速发送子状态。
NM_14: 在预休眠模式Prepare Bus-Sleep Mode（BSM）下，

若收到其他节点的NM PDU，则软件调用CanNm_PassiveStartup()，将状态机切换至网络模式的重复报文状态Repeat Message State（RMS），并进入其中的正常发送子状态。
NM_15: Bus-Sleep Timer超时，则进入Bus-Sleep Mode，MCU进入休眠。
NM_16: 电源下电，退出网络管理。
NM_17: 在网络模式，若成功接收到一帧网络管理报文后，则重启NM-Timeout Timer定时器。
NM_18: 在网络模式，若成功发送一帧网络管理报文后，重启NM-Timeout Timer定时器。
NM_19: 在网络模式的Repeat Message State（RMS）或Normal Opeartion State（NOS），若持续Tx Timeout Timer未成功发送网络管理报文，则表示当前存在异常，需调用Nm_TxTimeoutException()进行异常处理。
NM_20: 若接收到非网络管理报文，则应该保持在Bus-Sleep状态。