网络管理机制

AUTOSAR网络管理机制其实十分简单，概括下来三句话：

需要通信就发网络报文，否则就停发网络报文，所有节点同睡同醒。

下图是网络管理的状态机：

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网络管理包括三个模式：Network Mode、Prepare Bus-Sleep Mode和Bus-Sleep Mode。

Network Mode

Network Mode是节点正常工作所处的模式，该模式包括三个子状态：Repeat Message State、Normal Operation State和Ready Sleep State。

Repeat Message State

在Repeat Message状态下，节点会周期性发送NM报文，该状态的持续时长是可以配置的。Repeat Message State的进入路径有：

1、在Bus-Sleep Mode或Prepare Bus-Sleep Mode下收到CanNm_NetworkRequest()本地唤醒请求；
2、在Bus-Sleep Mode或Prepare Bus-Sleep Mode下收到CanNm_PassiveStartUp()被动唤醒请求；
3、在Prepare Bus-Sleep Mode下收到NM报文；
4、在Normal Operation State或Ready Sleep State下本地请求node detection或收到其它节点的node detection请求。

Repeat Message State的离开路径有：

1、有本地唤醒请求时进入Normal Operation State；
2、否则进入Ready Sleep State。

Repeat Message State在整个状态机中处于交叉路口的位置，和其它几个状态间均有联系。

Normal Operation State

节点本地有通信需求时会一直处于Normal Operation状态，在该状态下会周期性的发送NM报文，Normal Operation State的进入路径有：

1、Repeat Message State结束时仍有本地请求；
2、Ready Sleep State下有通信需求（Network requested）。

Normal Operation State的离开路径有：

1、不再有本地通信需求（Network released）时跳转到Ready Sleep State；
2、本地请求node detection或收到其它节点的node detection请求时跳转到Repeat + Message State。

Ready Sleep State

在Ready Sleep状态下节点不再发送NM报文，此时如果其它节点一直发送NM报文的话，节点便会保持在Ready Sleep State。Ready Sleep State的进入路径有：

1、Normal Operation State下不再有本地通信需求；
2、Repeat Message State结束时没有本地通信需求。

Ready Sleep State的离开路径有：

1、不再收到其它节点的NM报文时，等待NM Timeout Timer超时后跳转到Prepare Bus-Sleep Mode；
2、本地又有通信需求时跳转到Normal Operation State；
3、本地请求node detection或收到其它节点的node detection请求时跳转到Repeat Message State。

Prepare Bus-Sleep Mode

在Prepare Bus-Sleep模式下，会停发应用报文，但那些已经装填到底层寄存器/buffer等待发送的报文仍然会继续发完，因此，在该模式总线活动最终会恢复平静。

Prepare Bus-Sleep Mode的进入路径有：

1、Ready Sleep State下不再收到NM报文，NM Timeout Timer超时。
Prepare Bus-Sleep Mode的离开路径有：
1、Wait Bus Sleep Timer超时，进入Bus-Sleep Mode;
2、接收到NM报文，跳转到Repeat Message State；
3、有本地唤醒请求，跳转到Repeat Message State；
4、有被动唤醒请求，跳转到Repeat Message State。

Bus-Sleep Mode

当所有节点都不再发送NM报文，并且也没有节点有唤醒请求，最终这些节点会进入Bus-Sleep模式。Bus-Sleep Mode的进入路径有一个：

1、在Prepare Bus-Sleep Mode下发生Wait Bus Sleep Timer超时。

Bus-Sleep Mode的离开路径有：

1、有本地唤醒请求，跳转到Repeat Message State；
2、有被动唤醒请求，跳转到Repeat Message State。

网络报文格式

默认的网络报文格式定义如下：
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需要注意的是规范并未限制Source Node Identifier和Control Bit Vector的位置，你可以变更两者的字节位置，如果要修改的话，记得所有节点需要同步修改，以保证相互间能够正常通信。

字节1放的是Control Bit Vector（CBV），具体每个Bit的定义如下：
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Bit0：Repeat Message Request

该位用于”Node Detection“功能，何谓Node Detection，顾名思义就是检测有哪些节点正在参与总线活动。假设总线上有三个节点，经过一段时间后A、B仍然有通信请求，网络状态保持在Normal Opertion State，C由于不再需要通信，但是A、B又一直发送NM报文，因此处于Ready Sleep State。
Alt

如果此时A想要知道总线上有哪些节点活动，单纯看NM报文的话，只能知道有B，怎么办呢，这时就可以利用节点检测功能，首先，A自己切换到Repeat Message状态，并将CBV的Bit0设置为1，节点B和C收到NM报文后，由于Repeat Message Request位为1，各自会切换到Repeat Message状态开始发送NM报文，A节点收到NM报文后，便知道总线上还有B、C节点在。

Bit3：NM Coordinator Sleep Ready Bit

该位用于”Coordinator Synchronization Support“功能，可以实现不同总线间的协同关闭，具体的协同机制由AUTOSAR Network Management Interface模块实现，可以参考相关文档。

Bit4：Active Wake-up Bit

该位用于标识是否本地唤醒，如果节点是通过CanNm_NetworkRequest()唤醒的网络，那么Active Wake-up位为1。

Bit6：Partial Network Information Bit

该位用来指明是否使用Partial Network功能，如果为1的话，User data部分需要包括PNI信息。什么是Partial Network呢，举个例子：总线上有A、B、C、D、E五个节点，有一项功能需要A、C、D协同完成，B、E不需参与，就可以将A、C、D划分为一个Partial Network，同理也可以将B、D、E划分为一个Partial Network。

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我们将A、C、D的Partial Network编号为1，B、D、E的编号为2，网络报文中需要增加相关字段用来放PN信息，比如，使用Byte2的最低两个Bit分别表示PN1、PN2：

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每个节点会设置PN掩码，对A来说，PN掩码为0x01（因为它只参与PN1），当收到C或D的网络报文时，由于Byte2的Bit0是1，与自己的掩码运算结果是1（非0），说明自己需要参与此PN；如果是收到B或E发来的网络报文，Byte2的Bit1是1，Bit0是0，掩码运算结果是0，就不会参与。对D来讲由于要参与两个PN，因此掩码需要设置为0x03。有了这套滤波机制，就可以实现A、C、D通信的时候B、E通信关闭，从而降低ECU功耗。

关于PNI有两种处理方式，一种叫做EIRA（External Internal Requests Aggregated）,这种方式会汇集外部接收到的PN和内部自主请求的PN信息，得到一个总的输出结果；另一种叫做ERA（External Requests Aggregated），这种方式会汇集外部接收到的PN信息，并且不同网络单独处理。

网络发送行为

网络进入Repeat Message State时开始发送NM报文，标准的发送行为如下所示：

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经过一个偏移时间Msg Cycle Offset后发送首条NM报文，后续报文的周期间隔为Msg Cycle Time。

如果使用了Immediate Restart Enabled功能，那么在Prepare Bus-Sleep Mode下发生主动唤醒跳转到Repeat Message State时会立刻发送NM报文：

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与标准的发送行为相比，更多的还是使用Immediate Nm Transmissions发送方式，该方式有两个关键参数：次数和周期。

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进入Repeat Message状态后会先以特定周期（Immediate Nm Cycle Time）发送特定次数（n）的NM报文，然后恢复至正常周期（Msg Cycle Time）继续发送NM报文。

- 降低总线负载

从上面可以看到，节点的NM报文都是固定周期发送的，总线上节点数量越多，负载率也就越高，为此可以使用如下两条策略：

1、节点在收到NM报文后，设置Msg Cycle Timer = CanNmMsgReducedTime，CanNmMsgReducedTime > 1/2CanNmMsgCycleTime且CanNmMsgReducedTime < CanNmMsgCycleTime；
2、节点在发送NM报文后，设置Msg Cycle Timer = CanNmMsgCycleTime。
需要说明的是这个策略只适用于Normal Operation State。

看个例子，A、B、C三个节点的CanNmMsgCycleTime均为70ms，节点A的CanNmMsgReducedTime=40ms，节点B的CanNmMsgReducedTime=50ms，节点C的CanNmMsgReducedTime=60ms。假设某个时刻A发了NM报文，对A自身来讲按照规则2需将MsgCycleTimer设置为70ms，对B、C来讲，作为接收方按照规则1需将MsgCycleTimer分别设置为50ms和60ms，那么显然，由于B的定时最短，过了50ms后B会发NM报文，B再把自身的MsgCycleTimer设置为70ms，A、C作为接收方分别把自己的MsgCycleTimer设置为40ms和60ms，下次就会轮到定时最短的A发送…

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