【AUTOSAR】--02 AUTOSAR网络管理相关参数

这是AUTOSAR网络管理梳理的第二篇文章，主要讲解AUTOSAR网络管理的相关参数。第一篇链接【01 AUTOSAR网络管理基础】。

相关参数有很多，我挑了一些相对重要的参数，分三部分进行讲解：

第一部分：比较常用，且关乎到AUTOSAR网络管理各个状态之间的流转，个人觉得相对重要些，所以单独整理出来。

第二部分：相对比较少用。其中Coordinator相关功能，一般GW节点才可能会用上，所以普通节点用得相对比较少。

第三部分：AUTOSAR标准文档里未找到相关参数，但实际应用中会用的一些参数。

第一部分：网络管理状态机流转主要参数

CanNm的参数有很多，如下八个参数，关乎到AUTOSAR网络管理各个状态之间的流转，个人觉得相对常用/重要些，所以单独整理出来，分别为：

CanNmMsgCycleTime
CanNmImmediateNmCycleTime
CanNmImmediateNmTransmissions
CanNmRepeatMessageTime
CanNmTimeOutTime
CanNmWaitBusSleepTime
CanNmRemoteSleepIndTime
CanNmMsgTimeoutTime

以上这些参数，均在AUTOSAR_SWS_CANNetworkManagement.pdf文档中有详细描述。

如上8个参数，我结合AUTOSAR网络管理状态机，整理成一个AUTOSAR网络管理的时序图，具体如下。

大家可结合每个参数的详细描述来进行理解。

1.1、CanNmMsgCycleTime：

如下两种情况，网络管理报文的发送周期为CanNmMsgCycleTime。

1) NM网络模式中的RMS状态的正常发送子状态下，网络管理报文发送周期。

2) NM网络模式中的NOS状态下，网络管理报文发送周期。

即当NM处理下图这两个标绿色背景的状态时，则NM报文以CanNmMsgCycleTime进行发送。

一般设置为500ms或1000ms，具体以OEM要求为准。

Network Management PDU的传输周期通常由定时参数CanNmMsgCycleTime决定。

注意：对于同一个网络管理集群中的所有NM节点，该参数必须相等。

若网络管理集群的成员数量较多，则可能将导致总线负荷过大。

故AUTOSAR网络管理引入了CanNmMsgCycleOffset与CanNmMsgReducedTime两个参数，分别用途如下：

CanNmMsgCycleOffset主要用来防止突发，

CanNmMsgReducedTime主要用来降低CAN总线负荷。

这两个参数第二部分，再详细展开说明。

1.2、CanNmImmediateNmCycleTime：

当节点处于NM网络模式中RMS状态的快速发送子状态时，网络管理报文发送周期。

一般设置为20ms，具体以OEM要求为准。

1.3、CanNmImmediateNmTransmissions

当节点处于RMS状态的的快速发送子状态时，节点使用T_NM_ImmediateCycleTime为周期发送网络管理报文的数量。

一般设置为5次或10次，具体以OEM要求为准。

即网络唤醒时，网络管理以周期CanNmImmediateNmCycleTime进行报文发送，共发送CanNmImmediateNmTransmissions次，之后再切换为以CanNmMsgCycleTime为周期进行发送。

如果CanNmImmediateNmTransmissions取值为0，则当网络唤醒时，不会以T_NM_ImmediateCycleTime为周期立即发送NM PDU，而是一直以CanNmMsgCycleTime为周期进行发送。

该参数设置为非0时，若网络从休眠状态唤醒，则主动唤醒的节点会快速发出多个网络管理报文，这样可以让总线上的其他节点，更快速、更稳定的被唤醒，所以一般网络管理都会使用该参数。

dependency要求：

1) If CanNmImmediateRestartEnabled = true then CanNmImmediateNmTransmissions = 0

2) If CanNmPnHandleMultipleNetworkRequests == True" then "CanNmImmediateNmTransmissions > 0

1.4、CanNmRepeatMessageTime

描述了节点在RMS重复报文状态(Repeat Message State)中持续的时间。

dependency要求：

1) CanNmRepeatMessageTime = n * CanNmMsgCycleTime;

2) CanNmRepeatMessageTime > CanNmImmediateNmTransmissions * CanNmImmediateNmCycleTime

一般应该等于：n * CanNmMsgCycleTime，其中n表示在重复消息状态下正常发送的NM PDU的数量。

若取值为0，则表示没有配置重复消息状态。这意味着重复消息状态是暂时的，这意味着它在进入后立即离开，因此不保证启动的稳定性，也无法进行节点检测过程。

当网络管理状态机进入Repeat Message State状态时，网络管理报文Byte1（Control Bit Vector）中的Bit0: Repeat Message Request则置为1，并启动计时。当计时到达后，重新切换到Normal Operation State。

任一网络管理节点接收到该网络管理报文时，均会进入Repeat Message State，并启动计时。当计时到达后，重新切换到Normal Operation State。

具体如下图示例：

网络管理报文Byte1（Control Bit Vector）中的Bit0: Repeat Message Request不是必须支持的，具体看OEM要求。

1.5、CanNmTimeoutTime

描述了节点在NM网络模式(Network Mode)的超时阈值。

即，在NM网络模式中的准备睡眠状态(Ready Sleep State)时，若持续CanNmTimeoutTime(即状态机中的Nm-Timeout)未接收网络管理报文，则该定时器超时，然后节点进入准备总线睡眠模式(Prepare Bus Sleep Mode)。

dependency要求：

1) CanNmTimeoutTime > CanNmMsgCycleTime 对于网络管理集群中的所有节点，该参数应该是相等的。

2) CanNmTimeoutTime > CanNmMsgCycleTime

如果无本地网络请求，并且总线上没有接收到Network Management PDUs的时间达CanNmTimeoutTime + CanNmWaitBusSleepTime，那么应该执行转换到Bus-Sleep Mode。

网管集群中的所有网络节点都要配置相同的CanNmTimeoutTime和 CanNmWaitBusSleepTime，故网络管理集群的所有节点，会大约同时执行向Bus-Sleep Mode的转换。

1.6、CanNmWaitBusSleepTime

它表示NM在转换到Bus-Sleep Mode之前，在Prepare Bus-Sleep Mode中停留的时间。

网络管理集群中的所有节点的参数dependency都需相等。且应该足够长，以使所有的Tx缓冲区为空。

1.7、CanNmRemoteSleepIndTime

远程睡眠指示超时。它以秒为单位定义了识别所有其他节点准备休眠所需的时间。

如果在CanNmRemoteSleepIndTime时间内，没有收到处于NOS状态的Network Management PDU，则CanNm模块将调用回调函数Nm_RemoteSleepIndication。即CanNm通知Nm模块：本CanNM的所有节点已进入RSS状态。

如果此时节点又收到了其他节点发送的处于NOS状态的网络管理报文，应该再调用Nm_RemoteSleepCancellation()函数通知应用层取消之前的指示。

dependency要求：

1) 要求CanNmRemoteSleepIndTime ≥ CanNmMsgCycleTime

2) 仅当CanNmRemoteSleepIndEnabled = true，该参数CanNmRemoteSleepIndTime才有效

1.8、CanNmMsgTimeoutTime

当调用发送接口（CanIf_Transmit）发送NM PDU时，启动该定时器，

当NM PDU发送完成后（并调用 CanNm_TxConfirmation），则停止该定时器。

如果CanNmGlobalPnSupport设置为TRUE，并且定义了CanNmMsgTimeoutTime，并且CanNm请求发送一个NM PDU(调用CanIf_Transmit)，则CanNm将以CanNmMsgTimeoutTime开始NM Message Tx Timeout Timer。

如果将CanNmGlobalPnSupport设置为TRUE，定义了CanNmMsgTimeoutTime并调用了CanNm_TxConfirmation，则CanNm将停止NM Message Tx Timeout Timer

要求如下：

1) 当使用Partial Network并且定义了这个超时时间时，则CanNm监视在此传输超时时间内成功传输的NM-PDU，否则提供错误通知。

2) CanNmMsgTimeoutTime < CanNmMsgCycleTime

3) 仅当“CanNmPassiveModeEnabled”和“CanNmImmediateTxConfEnabled”设置为“FALSE”，“CanNmPnEnabled”设置为“TRUE”时，此参数才有效。

第二部分：其他AUTOSAR参数

第二部分：相对比较少用。其中Coordinator相关功能，一般GW节点才可能会用上。

主要列了如下三个参数：

1、CanNmMsgCycleOffset

2、CanNmMsgReducedTime

3、NMGlobalCoordinatorTime

2.1、CanNmMsgCycleOffset：

参数CanNmMsgCycleOffset的作用，主要用来防止报文突发。

如果不是通过CanNm_NetworkRequest或CanNmImmediateNmTransmissions=0这两种方式进入Repeat Message State，则进入Repeat Message State后，NM PDU将会延时CanNmMsgCycleOffset发出。

如下两种情况：不允许使用参数CanNmMsgCycleOffset：

1) 当由于CanNm_NetworkRequest() (active wakeup)而从Bus Sleep Mode或Prepare Bus Sleep Mode进入Repeat Message状态时，如果CanNmImmediateNmTransmissions的值大于零，则NM PDU将使用CanNmImmediateNmCycleTime作为周期时间进行传输。应尽快触发第一个NM PDU的发送。发送完成后，报文周期计时器(Message Cycle Timer)将被重新加载为CanNmImmediateNmCycleTime。 在这种情况下，不能使用CanNmMsgCycleOffset。

2) 如果CanNmPnHandleMultipleNetworkRequests设置为TRUE，则CanNm_NetworkRequest将触发从Network Mode到Repeat Message state的状态转换。如果使能了PDU transmission能力，则发送的NM PDU使用CanNmImmediateNmCycleTime作为周期时间。应尽快触发第一个NM PDU的发送。

发送完成后，报文周期计时器(Message Cycle Timer)将被重新加载为CanNmImmediateNmCycleTime。在这种情况下，不能使用CanNmMsgCycleOffset。

2.2、CanNmMsgReducedTime

CanNmMsgReducedTime主要可以用来降低CAN总线的负荷。

关于CanNmMsgReducedTime，主要有如下两个规则：

1) 若节点收到网络管理报文后，则将下帧网络管理报文的计时时间，重新加载为CanNmMsgReducedTime（取值范围为0.5CanNmMsgCycleTime ~ CanNmMsgCycleTime）；

2) 若节点发送了网络管理报文后，则将下帧网络管理报文的计时时间，重新加载为CanNmMsgCycleTime；

如果收到网络管理PDU，则用节点特定的定时参数CanNmMsgReducedTime重新加载CanNm消息周期定时器。

节点具体时间CanNmMsgReducedTime应该大于½CanNmMsgCycleTime，小于CanNmMsgCycleTime。

如果发送了网络管理PDU，则用网络管理集群特有的定时参数CanNmMsgCycleTime重新加载报文周期定时器。

这会导致以下行为:

只有CanNmMsgReducedTime时间最小的两个节点在网络中交替传输Network Management PDU。如果其中一个节点停止传输，则下一个CanNmMsgReducedTime时间最小的节点开始传输Network Management PDU。

如果网络中只有一个节点需要总线通信，则每个CanNmMsgCycleTime发送一个network Management PDU。

如果全局使能了bus load reduction机制(CanNmBusLoadReductionEnabled为TRUE)，对于激活的特定网络，使能了PDU传输能力，并且为该网络调用了CanNm_RxIndication功能，则CanNm模块将以节点特定时间CanNmMsgReducedTime重新启动CanNm消息周期定时器

取值范围如下：

0,5 * CanNmMsgCycleTime ≤ CanNmMsgReducedTime < CanNmMsgCycleTime

该参数仅在满足如下条件时有效：

CanNmBusLoadReductionEnabled == True and

CanNmBusLoadReductionActive == True and

CanNmPassiveModeEnabled == False

CanNmMsgReducedTime具体是如何降低CAN总线的负荷的，可以详见如下解析，或可以详见《AUTOSAR_SWS_CANNetworkManagement.pdf》中11章节。

三个节点连接到总线，处于“正常运行”状态。CanNmMsgReducedTime最小的节点(Node 1和Node 2)交替发送各自的Network Management PDU。过了一会儿，节点1进入“就绪睡眠”状态。节点2和节点3正在交替发送网络管理PDU。过了一会儿，节点2也进入“就绪睡眠”状态。由于节点3是总线上的最后一个节点，因此只有节点3使用CanNmMsgCycleTime发送消息。

具体每个时刻解析如下：

在T1时刻：

1) Node1发出网络管理报文，故设置本节点下次NM的发送时间为CanNmMsgCycleTime（70ms）

2) Node2收到Node1的网络管理报文，故设置本节点下次NM的发送时间为CanNmMsgReducedTime（50ms）

3) Node3收到Node1的网络管理报文，故设置本节点下次NM的发送时间为CanNmMsgReducedTime（60ms）

在T2时刻：

1) 故Node2会在此时发出网络管理报文，且设置本节点下次NM的发送时间为CanNmMsgCycleTime（70ms）

2) Node1收到Node2的网络管理报文，故设置本节点下次NM的发送时间为CanNmMsgReducedTime（40ms）

3) Node3收到Node2的网络管理报文，故设置本节点下次NM的发送时间为CanNmMsgReducedTime（60ms）

在T3时刻：

1) 故Node1会在此时发出网络管理报文，且设置本节点下次NM的发送时间为CanNmMsgCycleTime（70ms）

2) Node2收到Node1的网络管理报文，故设置本节点下次NM的发送时间为CanNmMsgReducedTime（50ms）

3) Node3收到Node1的网络管理报文，故设置本节点下次NM的发送时间为CanNmMsgReducedTime（60ms）

在T4时刻：Node1不再需要网络，故停止发送NM报文。

在T5时刻：

1) 故Node2会在此时发出网络管理报文，且设置本节点下次NM的发送时间为CanNmMsgCycleTime（70ms）

2) Node3收到Node2的网络管理报文，故设置本节点下次NM的发送时间为CanNmMsgReducedTime（60ms）

在T6时刻：

1) 故Node3会在此时发出网络管理报文，且设置本节点下次NM的发送时间为CanNmMsgCycleTime（70ms）

2) Node2收到Node3的网络管理报文，故设置本节点下次NM的发送时间为CanNmMsgReducedTime（50ms）

在T7时刻：

1) 故Node2会在此时发出网络管理报文，且设置本节点下次NM的发送时间为CanNmMsgCycleTime（70ms）

2) Node3收到Node2的网络管理报文，故设置本节点下次NM的发送时间为CanNmMsgReducedTime（60ms）

在T8时刻：Node2不再需要网络，故停止发送NM报文。

在T9时刻：

1) 故Node3会在此时发出网络管理报文，且设置本节点下次NM的发送时间为CanNmMsgCycleTime（70ms）

在T10时刻：

1) 故Node3会在此时发出网络管理报文，且设置本节点下次NM的发送时间为CanNmMsgCycleTime（70ms）

在T11时刻：

1) 故Node3会在此时发出网络管理报文，且设置本节点下次NM的发送时间为CanNmMsgCycleTime（70ms）

备注：CanNmMsgCycleOffset和CanNmMsgReducedTime主要来用降低CAN 总线负荷，如果网络上的NM节点不多的情况下，一般不会使用这两个参数。做了几个项目了，目前OEM实际也比较少用这两个参数。

2.3、NMGlobalCoordinatorTime

讲这个参数之前，先大概讲解下Coordinator相关知识。

AUTOSAR网络管理主要涉及两个软件模块CanNM，NM模块。

前面介绍的参数都是CanNM相关的内容，而参数NMGlobalCoordinatorTime是Nm模块相关的内容。

NM模块是在CanNM的上层，ComM通过NM模块与特定总线NM模块（如CanNM）进行通信，从而实现完全的抽象和硬件（总线）的独立性。

可以参考下图，应该就能大概理解CanNm和NM模块的用途及区别了。

NM模块主要涉及如下代码文件：

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

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

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

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

Nm_Cfg.c(src\gendata)

Nm_Cfg.h (src\gendata)

Nm_Lcfg.c (src\gendata)

SchM_Nm_Type.h(src\gendata)

那什么时候会用到协调器coordinator呢？再看下面另一张图:

上图中，ECU1~ECU5采用CAN总线连接在一起。

其中ECU1和ECU2采用AUTOSAR CanNM网络管理
ECU3和ECU4采用其他网络管理（如J1939NM）
ECU5同时需支持AUTOSAR CanNM和J1939NM两种网络管理。

综上，ECU1~ECU4无需支持coordinator功能，但ECU5需支持coordinator功能。

OK，返回来，讲一下参数NmGlobalCoordinatorTime，该参数定义了连接和协调的NM-Cluster的最大关闭时间。

说白话就是，因为同时连接了多个网络管理，所以必须每个网络管理都休眠了，才能让系统进入休眠，该参数是为了协调这个的。

NmGlobalCoordinatorTime只有在NmCoordinatorSupportEnabled为TRUE时才有效。

NmGlobalCoordinatorTime至少应设置为关闭所有协调的网络所需的最大时间，示例如下图：

注意：上图涉及了3个GW，4个network。

第三部分：其他参数

第三部分：AUTOSAR标准文档里未找到相关参数，但实际应用中会用的一些参数。

主要有如下参数：

1、T_WAKEUP

2、T_START_NM_TX

3、T_START_AppFrame

3.1、T_WAKEUP

节点从唤醒事件发生（远程唤醒、本地唤醒事件），到发出第一帧网络管理报文的最大允许时间间隔。

一般可设置为100ms~200ms，具体以OEM要求为准。

3.2、T_START_NM_TX

该参数定义了节点从准备总线睡眠模式(Prepare Bus Sleep Mode)、常规运行状态(Normal Operation State)或准备睡眠状态(Ready Sleep State)进入重复报文状态(Repeat Message State)，到发出第一帧网络管理报文的最大允许时间间隔。

一般可设置为10ms-50ms，具体以OEM要求为准。