文章目录
- 网络管理目的
- 主动唤醒和被动唤醒
- 状态管理
- 1. 总线睡眠模式（Bus-Sleep Mode）
- 2. 准备总线睡眠模式（Prepare Bus-Sleep Mode）
- 3. 网络模式（Network Mode）
- 3.1 重复报文状态(RepeatMessageState)
- 3.2 常规运行状态(NormalOperationState)
- 3.3 准备睡眠状态(ReadySleepState)
- 网络管理定时参数
- 状态切换整体框图
- 网络管理报文（NM PDU）
- 源节点地址（SourceNodeIdentifier）
- 控制比特向量（ControlBitVector）
- 用户数据（Userdata）
- 常用缩写
网络管理目的
网络管理的目的是使车辆网络中的 ECU 节点有序的睡眠和唤醒。 在没有通信需求的时候睡眠，在需要通信的时候唤醒， 可以节约汽车电池的电量。
CAN Network Management(CanNm)是一种独立于硬件的协议实现的软件模块， 只能在 CAN 网络上使用， 主要功能是协调网络正常运行和总线睡眠模式之间的转换。 CanNm 提供了网络管理接口（NmIf） 和CAN 接口（CanIf） 模块间的适配。
主动唤醒和被动唤醒
网络管理唤醒分为主动唤醒和被动唤醒。（BMS的休眠唤醒包括CAN唤醒，CAN唤醒又叫网络管理唤醒）
主动唤醒和被动唤醒的区分： 简单来说，除了收到其他节点发送的网络唤醒报文是被动唤醒外，其他都是主动唤醒（如：KL15、菊花链、RTC定时唤醒等）。
主动唤醒请求： 来自模块内部对网络的请求，并通过发送NM PDU尝试唤醒其他ECU。主动唤醒又叫做本地唤醒，和硬线相关的唤醒方式一般称为本地唤醒源。如：KL15硬线，硬线传感器信号（如：脚踢门、后备箱打开）主动唤醒节点（BMS即是一个节点）的网络管理报文必须先于应用报文发送。
被动唤醒请求： 来自总线上其他节点对该节点（例：BMS）的网络请求。被动唤醒的节点，发送的网络管理 PDU 和应用报文没有顺序要求。被动唤醒又叫做远程唤醒，简单来时就是和总线信号相关的唤醒方式。比如收到网络管理报文或者指定诊断报文，或者包含KL15信号的应用报文（有些节点没有KL15硬线，而是网关转发包含KL15信号的应用报文唤醒）。
状态管理
AUTOSAR CanNm 包含三种模式，其中 Network Mode包括三种子状态：
- 网络模式（Network Mode）
- 重复报文状态（Repeat Message State）
- 常规运行状态（Normal Operation State）
- 准备睡眠状态（Ready Sleep State）
- 准备总线睡眠模式（Prepare Bus-Sleep Mode）
- 总线睡眠模式（Bus-Sleep Mode）
1. 总线睡眠模式（Bus-Sleep Mode）
总线睡眠模式(BusSleepMode)的作用，是当网络上没有通信需求的时候，减少节点对蓄电池电量的消耗。 节点进入总线睡眠模式(BusSleepMode)后，对蓄电池电量的消耗下降到适当的程度。节点保留唤醒机制，等待被唤醒。
原则上，处于总线睡眠模式(BusSleepMode)的节点不接收应用报文并且不应给出ACK应答。如果此时节点数据链路层被唤醒且给出了ACK应答，需要在最短时间内重新进入低功耗模式。
2. 准备总线睡眠模式（Prepare Bus-Sleep Mode）
准备总线睡眠模式(PrepareBusSleepMode)的作用，是保证在进入总线睡眠前，节点有足够的时间停止其网络活动。在准备总线睡眠模式（PrepareBusSleepMode）下，总线活动减少（如：存在于发送缓存中的报文被发送，以清空发送缓存），最终总线将不再有活动（即没有任何报文被发送）。
节点进入准备总线睡眠模式(PrepareBusSleepMode)后，将立即开启T_WAIT_BUS_SLEEP定时器。在该定时器溢出后，该节点将离开准备总线睡眠模式(PrepareBusSleepMode)，进入总线睡眠模式(BusSleepMode)。
当处于准备总线睡眠模式(BusSleepMode) 的节点接收到网络管理报文时 ， 将向网络模式(NetworkMode)转换；默认情况下，节点进入网络模式(NetworkMode)中的重复报文状态（RepeatMessageState）。
3. 网络模式（Network Mode）
当节点从总线睡眠模式(BusSleepMode)或准备总线睡眠模式(PrepareBusSleepMode)进入网络模式(NetworkMode)时，在默认情况下，需进入重复报文状态(RepeatMessageState)。
节点进入网络模式(NetworkMode)后，需开启T_NM_TIMEOUT定时器；
节点处于网络模式 (NetworkMode)，成功接收或成功发送一帧网络管理报文（NM PDU）后，需重启T_NM_TIMEOUT定时器；
3.1 重复报文状态(RepeatMessageState)
无论其睡眠条件是否满足，重复报文状态(RepeatMessageState)都可以使节点保持一段时间的活跃状态。该状态可以被用来监测在线节点，并且告诉其它节点我上线了，可以正常通信了。
当节点进入重复报文状态(RepeatMessageState)后，需要开始（或重新开始）发送网络管理报文。
节点处于重复报文状态(RepeatMessageState)，T_NM_TIMEOUT定时器超时溢出时，需要重启T_NM_TIMEOUT定时器。
节点接收到本地唤醒源后，进入快发重复报文状态（InnmediateTransmitState）；
节点接收到被动唤醒源后，进入正常重复报文状态（NormalTransmitState）。
节点在进入重复报文状态 (RepeatMessageState)后，需要保持一段时间 ，这段时间由参数T_REPEAT_MESSAGE 决定；T_REPEAT_MESSAGE 超时后，节点状态需进入常规运行状态(NormalOperationState)或准备睡眠状态(ReadySleepState)。 T_REPEAT_MESSAGE需保证网络上其它的节点都可以被网络管理报文唤醒。
节点离开重复报文状态(RepeatMessageState)后，若对网络通信有需求，应进入常规运行状态(NormalOperationState)。
节点离开重复报文状态(RepeatMessageState)后，若对网络通信无需求，应进入准备睡眠状态(ReadySleepState)。
节点离开重复报文状态(RepeatMessageState)后，需将重复报文请求标志位（RepeatMessageRequestBit）清零。
3.2 常规运行状态(NormalOperationState)
常规运行状态(NormalOperationState)用于保证只要对网络通信有需求，任何一个网络管理节点都可以保持网络处于唤醒状态。
当节点由重复报文状态(RepeatMessageState)或准备睡眠状态(ReadySleepState)进入常规运行状态(NormalOperationState)时，需按照T_NM_MessageCycle的周期发送网络管理报文。
当节点处于常规运行状态(NormalOperationState)，而定时器T_NM_TIMEOUT溢出时，需要重启定时器。
当节点处于常规运行状态(NormalOperationState)，而本地睡眠条件满足时，需进入准备睡眠状态(ReadySleepState)。
当节点处于常规运行状态(NormalOperationState)，而接收到重复报文请求标志位（RepeatMessageRequestBit）置位的网络管理报文时，需进入重复报文状态(RepeatMessageState)。
当节点处于常规运行状态(NormalOperationState)，而RepeatMessageRequest()函数被调用时，需进入重复报文状态(RepeatMessageState)，并将报文中重复报文请求标志位（RepeatMessageRequestBit）置位，同时启用快速发送机制。
3.3 准备睡眠状态(ReadySleepState)
当节点从重复报文状态(RepeatMessageState)或常规运行状态(NormalOperationState)进入准备睡眠状态(ReadySleepState)后，需停止发送网络管理报文。
当节点处于准备睡眠状态(ReadySleepState)，定时器T_NM_TIMEOUT溢出后，需进入准备总线睡眠模式(PrepareBusSleepMode)。
当节点处于准备睡眠状态(ReadySleepState)，但因发生本地唤醒事件，睡眠条件不再满足时，需进入常规运行状态(NormalOperationState)。
当节点处于准备睡眠状态(ReadySleepState)，接收到重复报文请求标志位（RepeatMessageRequestBit）置位的网络管理报文后，需进入重复报文状态(RepeatMessageState)。
当节点处于准备睡眠状态(ReadySleepState)，RepeatMessageRequest()函数被调用时，需进入重复报文状态(RepeatMessageState)，并将网络管理报文中的重复报文请求标志位（RepeatMessageRequest）置位，同时启用快速发送机制。
网络管理定时参数
| 参数 | 描述 |
|---|---|
| T_REPEAT_MESSAGE | 节点在重复报文状态(RepeatMessageState)中持续的时间 |
| T_NM_TIMEOUT | 节点进入网络模式(NetworkMode)后，即开启该定时器； 在准备睡眠状态(ReadySleepState)中，该定时器溢出后，节点进入准备总线睡眠模式(PrepareBusSleepMode) |
| T_WAIT_BUS_SLEEP | 该定时器的作用是确保所有的节点都有时间停止其网络活动 |
| T_START_NM_TX | 该参数定义了节点从准备总线睡眠模式(PrepareBusSleepMode)、常规运行状态(NormalOperationState)或准备睡眠状态(ReadySleepState)进入重复报文状态(RepeatMessageState)，到发出第一帧网络管理报文的最大允许时间间隔。 |
| T_START_App_TX | 在成功发送出第一帧网络管理报文后，节点应发送出应用报文的最大时间间隔 |
| T_NM_ImmediateCycleTime | 节点启动快速发送机制时，需以此参数作为网络管理报文的发送周期 |
| T_NM_MessageCycle | 在网络模式(NetworkMode) （除去准备睡眠状态）中，节点应以此参数作为网络管理报文的发送周期 |
| T_WakeUp | 节点从唤醒事件发生，到发出第一帧网络管理报文的最大允许时间间隔 |
| N_ImmediateNM_TIMES | 当节点处于重复报文状态并启用快速发送机制时，节点使用 T_NM_ImmediateCycleTime为周期发送网络管理报文的数量 |
状态切换整体框图
下图显示了与API规范相关的UML状态图。模式更改相关转换用绿色表示，错误处理相关转换用红色表示，可选节点检测相关转换用蓝色表示。此外，还假定启用了总线负载减少功能。
状态切换详述：
| 网络管理切换状态 | 描述 |
|---|---|
| NM_1 | CAN 网络管理模块的初始化 |
| NM_2 | 节点在睡眠模式下检测到主动唤醒请求，发送网络管理报文来主动唤醒网络，必须首先进入 NM PDU 快速发送状态。 |
| NM_3 | 处于睡眠模式时，收到有效的网络管理报文后，进入重复报文状态中的 NM PDU 正常发送状态。 |
| NM_4 | 处于 NM PDU 快速发送状态的节点，在计数器 N_ImmediateNM_TIMES 为零时，节点将进入 NM PDU 正常发送状态，以正常周期发送网络管理报文。 |
| NM_5 | 处于重复报文状态下的主动请求网络节点，如果 T_REPEAT_MESSAGE 发生超时，但节点的主动网络请求仍持续存在，节点必须进入常规操作状态。节点继续保持以正常周期T_NM_MessageCycle 发送网络管理报文和应用报文 PDU。 |
| NM_6 | 如果节点的主动网络请求取消， 并收到有效的网络管理报文后， 节点应进入重复报文状态中。 |
| NM_7 | 处于常规操作状态的节点，如果释放所有的网络请求，不再需要主动请求网络，那么它必须立即将网络管理状态切换到准备睡眠状态，同时该节点必须立即停止发送网络管理报文。 |
| NM_8 | 处于准备睡眠状态的节点， 如果检测到主动网络请求，节点必须立刻进入常规操作状态，同时必须开始以正常周期 T_NM_MessageCycle 发送网络管理报文和应用报文 PDU。 |
| NM_9 | 处于重复报文状态的 NM PDU 正常发送状态的节点，如果没有检测到主动网络请求，一旦T_REPEAT_MESSAGE 超时，节点将进入准备睡眠状态。 |
| NM_10 | 如果节点的主动网络请求取消， 并收到有效的网络管理报文后， 节点应进入重复报文状态中。同NM_6。 |
| NM_11 | 处于准备睡眠状态的节点如果没有检测到主动网络请求，一旦T_NM_TIMEOUT 超时， 节点将进入预睡眠模式。 |
| NM_12 | 处于预睡眠模式的节点，如果检测到主动唤醒请求，节点将进入重复报文状态的 NM PDU 快速发送状态。 |
| NM_13 | 处于预睡眠模式的节点，如果收到被动唤醒请求，节点将进入重复报文状态的 NM PDU 正常发送状态。 |
| NM_14 | 处于预睡眠模式的节点如果不再收到主动或被动唤醒请求，一旦 T_WAIT_BUS_SLEEP 超时， 节点将进入睡眠模式。 |
| NM_15 | 在任何状态下发生 Battery Power Off，节点都将进入关闭模式，不再拥有任何通信和网络管理的功能。 |
当ECU处于不同的运行模式时，可以发送和接收的CAN报文的类型。
| 网络模式 | 网络管理报文 | 应用报文[1] | |||
|---|---|---|---|---|---|
| Tx | Rx | Tx | Rx | ||
| 总线睡眠模式 | N | Y | N | N[2] | |
| 准备总线睡眠模式 | N | Y | N[3] | N | |
| 网络模式 | 重复报文状态 | Y | Y | Y | Y |
| 常规运行状态 | Y | Y | Y | Y | |
| 准备睡眠状态 | N | Y | Y | Y | |
| 除特殊说明外， Tx/Rx 是对应用层而不是对数据链路层的需求； “N”表示不允许报文的发送或接收； “Y”表示允许报文的发送或接收； [1]：应用报文包括常规应用报文、诊断报文、标定用报文； [2]：是对数据链路层的需求（不应给出 ACK 应答）； [3]：已经存在于发送缓存中的报文允许被发送出来。 | |||||
网络管理报文（NM PDU）
每一个AUTOASAR网络管理节点都会被分配一个唯一的网络管理报文ID。
NM PDU数据结构如下：
源节点地址（SourceNodeIdentifier）
每一个参与网络管理的节点都会被分配一个唯一的标识符（NODE_ID），存放于网络管理报文的Byte0（SourceNodeIdentifier）中。
控制比特向量（ControlBitVector）
- Bit0：重复报文请求标志位(RepeatMessageRequestBit)，信号值描述为：
- 0x0：该报文发送节点未请求其他节点进入重复报文状态
- 0x1：该报文发送节点请求其他节点进入重复报文状态
- Bit3：NM协调器休眠位
- 主协调器未请求启动同步关机
- 主协调器请求启动同步关机
- Bit4：主动唤醒网络标志位(ActiveWakeupBit)，信号值描述为：
- 0x0：该报文发送节点未主动唤醒网络（被其它节点唤醒）
- 0x1：该报文发送节点主动唤醒网络
- Bit6：部分网络信息位
- 0x0：NM PDU未包含部分网络请求信息
- 0x1：NM PDU包含部分网络请求信息
用户数据（Userdata）
在网络管理报文中有6个字节的用户数据（Userdata0~5），可以被应用层读取和写入，用于传输用户定义信息。
常用缩写
| 缩写 | 英文名称 | 中文名称 |
|---|---|---|
| Autosar | Automotive Open System Architecture | 汽车开发系统架构 |
| ECU | Electric Control Unit | 电控单元 |
| NM | Netword Management | 网络管理 |
| PM | Power Mode | 电源模式 |
| PDU | Protocol Data Unit | 协议数据单元 |
| KL15 | Terminal 15 of the vehicle | 网络唤醒硬线电压 |
| KL30 | Terminal 30 of the vehicle | 12V电源电压 |
| Power On | KL30 is connected | 12V电源上电 |
| Power Off | KL30 is disconnected | 12V电源下电 |
| CAN | Controller Area Network | 控制器局域网络 |
| CANFD | CAN with Flexible Data Rate | 灵活速率CAN网络 |
| RMR | Repeat Message Request | 重复报文状态请求 |
| BSM | Bus Sleep Mode | 总线休眠状态 |
| PBSM | Prepare Bus Sleep Mode | 总线预休眠状态 |
| RMS | Repeat Message State | 重复报文状态 |
| NOS | Normal Operation State | 正常运行状态 |
| RSS | Ready Sleep State | 就绪睡眠状态 |
