浅析PREEvision中AUTOSAR NM开发

我会带着你远行 2022-09-14 15:28 271阅读 0赞

AUTOSAR Network Management（以下简称：AUTOSAR NM），即“AUTOSAR网络管理”，是AUTOSAR体系中的网络管理机制。在AUTOSAR NM中，按照总线协议的类型，又可以分为在CAN总线上使用的CAN NM；在FlexRay上使用的FlexRay NM；在J1939上使用的NM；以及在ETH上使用的UDP NM等等。

那我们为什么要做网络管理呢？请看下图：当前整车上有许多ECU，都连接到了蓄电池，假如我们实行一刀切政策，简单粗暴地把这些ECU全都连到15电或者30电，分别会有什么样的后果呢？

![图片][5ecdd0ffabad12184b91cb2633577fd8.png]

图1

很明显，如果所有ECU全都连接30电，那么ECU一直处于运行状态，很快蓄电池就亏电了；如果将ECU全都连接到15电，那么像图中的安全控制模块这类需要一直供电的模块，就没办法正常工作了。那么如何做到在满足ECU正常通信需求的情况下，又能节省蓄电池的电量呢？答案之一就是网络管理。

网络管理的目的，就是使网络中的ECU节点有序的睡眠和唤醒。当ECU在没有通信需求的时候睡眠，在需要通信的时候唤醒，用这种方法来达到节约汽车蓄电池电量的效果。

今天，小怿的任务就是给大家重点科普一下CAN以及ETH的网络管理。

# **AUTOSAR NM体系** #

![图片][661fbe7a8cf0e019749de5089b927094.png]

图2 拓展的AUTOSAR通信栈（Udp NM）

图2中框出了AUTOSAR NM体系，其中各个模块又有不同的作用：

*  Communication Manager：又称ComM，是BSW(Basic Software)中的一个组件。它是一个封装了底层通信服务控制的资源管理器，主要用于为用户简化总线通信栈的使用，ComM模块收集来自通信请求者的总线通信访问请求，并协调总线通信访问请求，控制总线通信模式；
 *  State Manager：控制与ComM模块请求的通信模式所对应的总线实际状态；
 *  Network Management Interface：网络管理接口，用于支持通用的底层模块，这些模块遵循特定总线NM模块的一组固定需求；
 *  NM Coordinator：用于协调多个网段的同睡同醒；
 *  NM Module：网络管理模块，通过发送NM PDU来进行网络管理。

以上的这些模块共同组成了AUTOSAR NM体系，用于对不同类型的总线进行网络管理。

# **网络管理工作模式** #

AUTOSAR NM体系中，CAN和UDP NM存在的三种主模式如下：

*  Bus Sleep Mode：睡眠模式，总线无通讯，ECU处于低功耗状态。该模式下NM报文只收不发，APP报文不收不发。
 *  Network Mode：网络模式，总线有通讯。该模式下NM报文又收又发，APP报文又收又发。
 *  Prepare Bus Sleep Mode：预睡眠模式，总线无通讯。该模式下NM报文只收不发，APP报文不收不发。

![图片][5d96167484a76236ece7547db93e0baf.png]

图3 CAN/UDP NM主模式跳转

在Network Mode中，又存在三种状态：

*  Repeat Message State重复报文状态，此时NM报文以快速周期发送。在重复报文状态中又存在两种子状态：快速发送报文状态（以一个快速周期，按照规定的快发次数发送NM报文）、正常发送报文状态（以正常发送周期发送NM报文）。
 *  Normal Operation State正常运行状态，此时NM报文以正常周期发送。
 *  Ready Sleep State准备睡眠状态，NM报文只收不发，APP报文可收可发。

![图片][f1a3f957200fb3b56ea8765297d77994.png]

图4 Network Mode中的状态跳转

下图为CAN NM的状态机，从图中我们可以对节点之间的状态跳转有一定的了解。

![图片][f0e4da8c6642092ae41632a75281a087.png]

图5 节点状态以及跳转总览

# **NM PDU** #

下图为有n个Byte的NM PDU的格式：

![图片][960c8f65622c1ad933dbee69b0ff937e.png]

图6 NM PDU默认格式

在CAN NM中，PDU长度为8Byte；而在UDP NM中，PDU长度可以自行定义，当然，一个NM报文的长度不能超过底层物理传输层的MTU(最大传输单元)。

*  Byte0：源节点ID，由基地址+ECU源地址两部分组成
 *  Byte1：Control Bit Vector(CBV)，控制比特矢量
 *  Byte2-n：User Data，用户数据，主要用于部分网络管理和自定义功能参数

下表是控制比特矢量（CBV）的格式：

![图片][2376208b80e98969181a6c0cef1c1294.png]

表1 控制比特矢量

Bit0：重复发送报文请求位

*  0：没有进入重复发送状态（Repeat Message Request）的请求；
 *  1：有进入重复发送状态（Repeat Message Request）的请求。

Bit1：PN关闭请求位（PNSR）

*  0：NM报文中不含有同步的部分网络管理关闭请求；
 *  1：NM报文中至少含有一个PNC的同步部分网络管理关闭请求。

Bit3：NM协调器睡眠位

*  0：主协调器没有请求启动同步休眠；
 *  1：主协调器请求启动同步休眠。

Bit4：激活唤醒位

*  0：作为NM报文发送方的节点没有唤醒网络（被动唤醒）；
 *  1：由作为NM报文发送方的该节点唤醒网络（主动唤醒）。

Bit5：部分网络管理学习位（PNL）

*  0：没有请求PNC learning；
 *  1：表示请求PNC learning。

Bit6：Partial Network Information Bit（PNI）,部分网络管理信息位

*  0：NM报文中没有部分网络管理的请求信息；
 *  1：NM报文中含有部分网络管理的请求信息。

# **NM在PV工具中的实现** #

PREEvision工具支持可视化的NM参数配置，目前支持CAN Nm、FlexRay Nm、UDP Nm、LIN Nm等Cluster的创建，以下举例CAN Nm Confoguration的设置。

在PREEvision中有专门用于放置Nm配置的Network Management Package，创建位置如下：

![图片][8566ef170f77e43420c213a6cc1e2b82.png]

图7 创建Network Management Package的路径

在创建完文件夹后，就可以开始创建一个CAN Nm的Nm Configuration了，当前有两种方法可以创建CAN Nm Configuration：

*  在Network Management Package下直接创建Network Management Configuration

![图片][55c157b0ba345b00d479bb8cf7627519.png]

图8 创建Network Management Configuration

*  在CAN Cluster上进行refactoring

![图片][bad6a4dd41eaa1bb8fd1b83444707176.png]

图9 Refactoring CAN Cluster

在CAN Cluster基础上refactoring的Network Management Configuration会直接展示比较完整的相关联的网络管理工件。如果手动创建也可以参考下图中网络管理工件的结构：

![图片][fb4085ccff8c4a3a4f943b6e660d7cae.png]

图10 CAN Cluster与其对应的Network Management Configuration

在CAN NM Cluster的Property页，可以配置NM所需要的一些关键属性，例如NM Timeout Time等，这些可配置的属性都是AUTOSAR NM中所定义好的。

![图片][11c8a47a5bad386523f17f7b81bc51f3.png]

图11 一些PREEvision中可配置的NM参数

此外，在CAN NM Node的Property页，还可以直接配置Nm节点的Node ID等重要参数。

![图片][a00bde27c82c3cb7172d3466a2fbda7a.png]

图12 CAN NM Node的一些属性配置

PREEvision工具中还可以创建网络管理所专有的NM PDU，并配置相应的报文。可以说需要配置的参数都已经被PREEvision安排的明明白白了，是不是很方便呢？不过，在AUTOSAR NM中，除了有像NM Node这类特殊的属性需要配置外，NM PDU与普通的Signal IPDU其实并没有太大的差别，因此在这里也就不做过多的赘述了。今天的内容小怿就介绍到这里啦，我们下期见咯~

更多精彩推荐：

[传输层安全协议TLS——密码学概述][TLS]

[传输层安全协议TLS——协议解析][TLS 1]

[基于Adaptive AUTOSAR的SOA仿真介绍（上篇）][Adaptive AUTOSAR_SOA]

[基于Adaptive AUTOSAR的SOA仿真介绍（下篇）][Adaptive AUTOSAR_SOA 1]

[说说AUTOSAR数据类型的那些事儿][AUTOSAR]

[如何利用PREEvision和MATLAB开发AUTOSAR软件组件][PREEvision_MATLAB_AUTOSAR]

[浅谈AUTOSAR架构及开发方法][AUTOSAR 1]

[基于PREEvision的AUTOSAR Adaptive设计——上篇][PREEvision_AUTOSAR Adaptive]

[基于PREEvision的AUTOSAR Adaptive设计——下篇][PREEvision_AUTOSAR Adaptive 1]

![图片][7cfbef650d2c4a6a8c483ce73f7070e7.gif]

[5ecdd0ffabad12184b91cb2633577fd8.png]: /images/20220828/fa285bb64642472e9b63a0b653d2b5c3.png
[661fbe7a8cf0e019749de5089b927094.png]: /images/20220828/c057e4f98f664c2da6a469a65fff18f8.png
[5d96167484a76236ece7547db93e0baf.png]: /images/20220828/558f943af3144cbfbdfcb6054c8230d4.png
[f1a3f957200fb3b56ea8765297d77994.png]: /images/20220828/eb4be46665ef461f8c6da2356c21a52e.png
[f0e4da8c6642092ae41632a75281a087.png]: /images/20220828/e9ff1121be86405da925b59c0ec52131.png
[960c8f65622c1ad933dbee69b0ff937e.png]: /images/20220828/7c41fc1c024f485ba569162d04cdc3a7.png
[2376208b80e98969181a6c0cef1c1294.png]: /images/20220828/b023c3a15f5c4020b529696c95a26483.png
[8566ef170f77e43420c213a6cc1e2b82.png]: /images/20220828/73aa9899546040db9beefd9e57ca27d3.png
[55c157b0ba345b00d479bb8cf7627519.png]: /images/20220828/e1993b8c79324b6181172247ea4f3e7d.png
[bad6a4dd41eaa1bb8fd1b83444707176.png]: /images/20220828/9678e6a198234a84973bf8f833fae5af.png
[fb4085ccff8c4a3a4f943b6e660d7cae.png]: /images/20220828/b9eae713af6e4856997754f7d8a32133.png
[11c8a47a5bad386523f17f7b81bc51f3.png]: /images/20220828/86ebd27c55434b9686314547f211a9e6.png
[a00bde27c82c3cb7172d3466a2fbda7a.png]: /images/20220828/439b832f6f6b40c084e78c8b5356c378.png
[TLS]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzIwMDgzOTg3Mg==&mid=2247488641&idx=1&sn=84bf9194f05be6edf32344df8bf9ddec&chksm=96f6532ea181da386fe9c110f3414c92ee2661ab8f89fff8f9bd55f61f04172026355dcc7d40&scene=21#wechat_redirect
[TLS 1]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzIwMDgzOTg3Mg==&mid=2247489507&idx=1&sn=715ac1ccfd78628e18bda9d144d8a9c9&chksm=96f6504ca181d95aa4c3f94ae75aba7a8a4eafd3f732824fcfb9608d6c9c7155ca2a40617a81&scene=21#wechat_redirect
[Adaptive AUTOSAR_SOA]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzIwMDgzOTg3Mg==&mid=2247487595&idx=1&sn=60cbed3e0f550b78929f17ddcf128bba&chksm=96f657c4a181ded2f8bf8c3ecaf9548bf3f62fe92cdd9b2d5cd33f7e04387ad63dc77e4e4e0a&scene=21#wechat_redirect
[Adaptive AUTOSAR_SOA 1]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzIwMDgzOTg3Mg==&mid=2247487655&idx=1&sn=785094f216aca70d5a70bd7189fec836&chksm=96f65708a181de1e7eb8cae062f88fd0eec87735e926c8da6e6ffb6b7b63887ca9e4f06108b2&scene=21#wechat_redirect
[AUTOSAR]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzIwMDgzOTg3Mg==&mid=2247487283&idx=1&sn=ffdff32f47bf088bb9f978a87ac54890&chksm=96f6489ca181c18af4f2ec282f5fa87b0bab113ff2f45131e7de989f9983c29d6b0e266c2789&scene=21#wechat_redirect
[PREEvision_MATLAB_AUTOSAR]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzIwMDgzOTg3Mg==&mid=2247485487&idx=1&sn=21922024bf62213d29ed48184c1a75a7&chksm=96f64f80a181c696e87c65855943d92aaf570be290cec826b21591c420a8a6e1ad2ab43b283d&scene=21#wechat_redirect
[AUTOSAR 1]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzIwMDgzOTg3Mg==&mid=2247485022&idx=1&sn=c4b15d6be67191515bddaeed0407cfbd&chksm=96f641f1a181c8e71e9ab9bcfc3571ec0bb4127150f6a638c8ab1201ef37f45567d963105445&scene=21#wechat_redirect
[PREEvision_AUTOSAR Adaptive]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzIwMDgzOTg3Mg==&mid=2247486809&idx=1&sn=de30c2a8ccc529bbb19e1738824c74b9&chksm=96f64af6a181c3e088d0c9e6d77c0c62b23c1c4555beae42e4ad9494bbeca399dc913e8585f8&scene=21#wechat_redirect
[PREEvision_AUTOSAR Adaptive 1]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzIwMDgzOTg3Mg==&mid=2247486849&idx=1&sn=c1e81c850db4e24968bf637419dc7546&chksm=96f64a2ea181c3383dcdf7a6b9782aaab293c778604a763ecafa81573e02603511a89ba79a05&scene=21#wechat_redirect
[7cfbef650d2c4a6a8c483ce73f7070e7.gif]: /images/20220828/6f26489cbcd7474d895d495143c2971f.png