概述

AutoSAR中CAN通信的網絡管理主要是根據CANNode接收和發(fā)送的NMMessage進行該節(jié)點在整個網絡中的活動的，根據NM Message控制整個網絡對Normal模式和Sleep模式的切換。

同時可以根據CAN NM PDU來檢測網絡上的其他節(jié)點的狀態(tài)，進行同步休眠等。主要包含以下內容：

1.周期性的NMMessage在發(fā)送節(jié)點廣播式的發(fā)送，節(jié)點可以周期接收到NM PDU。

2.對于接收節(jié)點而言，接收到NMPDU表明相應的節(jié)點想要保持網絡正常工作。

3.節(jié)點想要進入Sleep模式，那么停止發(fā)送NM PDU準備進入Sleep，如果此時網絡還有別的節(jié)點在發(fā)送NMPDU，則延遲進入Sleep。

4.在所有節(jié)點停止發(fā)送NMPDU并且設置的超時時間到，這時候整個網絡上的節(jié)點同步進入Sleep模式。

5.節(jié)點想要從Sleep進入到Normal模式，則請求發(fā)送NMPDU。

NM****狀態(tài)切換

在NM中狀態(tài)切換主要有兩個方面的考慮，其中一個是整個CAN NM的網絡切換關系，主要由三個主要的狀態(tài)，分別是Network Mode、Pre-Bus Sleep Mode和Bus Sleep Mode，對于其內部的轉換關系如下圖所示。

系統(tǒng)上電后，首先在Bus Sleep模式，如果有NM的通信請求就進入正常的通信模式也就是下中的Network Mode。

在Network Mode主要處理整個系統(tǒng)的網絡管理的正常運行，如果NM上的節(jié)點停止發(fā)送NM PDU，則在定義的TimeOut后進入到Pre-Bus Sleep模式，等待整個通信上的網絡達到Bus TimeOut后徹底進入Bus Sleep模式，如果在Pre-Bus Sleep模式下，收到了其它節(jié)點的NM請求，則進入正常的Network模式。

在NM的狀態(tài)切換中還有一個比較重要的就是Network Mode的內部狀態(tài)切換。無論是Bus Sleep還是Pre-Bus Sleep狀態(tài)下進入到Network模式都會直接進入Repeat Message State發(fā)送NM PDU，處于RepeatMessage State下的節(jié)點對于整個網絡上的節(jié)點來說是有效的節(jié)點，并確保其它節(jié)點在該狀態(tài)上保持激活狀態(tài)。Repaet模式下定義的TimeOut時間到同時接收到NM的請求進入到Normal Operation State，在該模式下只有NN的請求就保持節(jié)點處于Awake狀態(tài)。

接收到RepeatMsg的請求或者對應的RepeatMsg對應的控制Bit接收，則進入Repeat模式，如果接收到NMReleased請求則進入ReadySleep States，ReadySleep States狀態(tài)下等待其它節(jié)點進入到Sleep狀態(tài)，如果NM TimeOut時間達到進入到Pre-Bus Sleep等待總線Sleep。具體的狀態(tài)轉換如下所示。

網絡管理的狀態(tài)切換中一般主要是由TimeOut和Requested/Released進行切換的，同時包含了對外部NMReq的處理，在使用的時候注意幾個TimeOut的時間，尤其是在做整個網絡上的Sleep機制的時候要充分考慮不同節(jié)點產生的jitters，該部分的考慮主要從內部時鐘、NM相關模塊函數(shù)的循環(huán)時間和發(fā)送方式進行考慮，由于該部分還有連調連試過，所有先不詳細介紹，等后期如果進行相關的工作再補充更新。

NM PDU

AutoSAR中NM的PDU主要包括三大部分，分別是節(jié)點的ID、控制位以及用戶數(shù)據。在標準的CANFrame的具體定義如下：

其中Control Bit Vector的定義如下

Bit0: Repeat Message Request 表明Repeat Msg是否被請求。

Bit3: NM Coordinator Sleep Bit 表明是否開始同步的ShutDown。

Bit4:Active Wakeup Bit 表明是否喚醒通信網絡。

Bit6: Partial Network Information Bit (PNI)。

Bit1/2/5/7用于后期擴展。

對于Byte0和Byte1兩個Byte，AutoSAR定義的是通用的設置Byte，尤其是Byte0是Source的ID，只取其中的低八位，一般OEM都會定義特定的NM報文，而對于在NM PDU機制中的實現(xiàn)和定義主要寫入低八位的ID就可以。

對于UserData不同的OEM會有不同的定義，這個取決于自己的設置，之前參與Daimler的一個項目的時候，他們會把UserData0作為WakeUp Reason使用。

如果使用Partial Network Cluster(PNC)，一般會在特定的UserData中包含PNC上節(jié)點所在的位置。對于NMPDU的使用根據具體的OEM要求設置即可。

Partial Network Cluster

PartialNetwork Cluster（PNC）的使用主要是關掉某些網絡上的不需要通信的節(jié)點，而一些必須的節(jié)點可以正常通信，從而更好的節(jié)約能量，減少消耗。

只有在該節(jié)點的PNC功能使能，同時接收的NM PDU中PNI位為1的時候才進行正常的PNC處理。同樣作為PNC的一個節(jié)點在發(fā)送NM PDU的時候PNI位也必須設置為1。

PNC在實現(xiàn)的時候在CANNM模塊提供了一種濾波機制，用來忽略無效的NMPDU。在使用PNC功能的時候，對于NMPDU 不用的OEM會在UserData中相應的Bit表示一個PNC的網絡節(jié)點，每一個Bit表示了一個PN節(jié)點。

對于濾波機制的使用一般從UserData數(shù)據開始，指定需要比較的Byte長度，然后設置需要的比較信息（定義需要接收的Byte Value和Mask Value），進行比較即可，只有滿足比較條件才認為接收到的NM PDU是一條有效的NMPDU，否則忽略。

在PNC中提供了兩種NM的管理機制，分別為Internal and External Requested（EIR）PN和ExternalRequested（ER）PN。

對于EIR PN而言，主要是用于在接收到NM后，ECU根據接收到的NM PDU通知COMM模塊和BSWM去控制相關的NM通道中的I-PDU的使能和禁用，同時可以將接收和發(fā)送的數(shù)據通過COM模塊與APP層進行交互。

ER PN而言主要是作為NM的Gateway收集外部的PN PDU使用，用于路由NM相關的PNC到指定的通信Bus通道，進行PN控制。

PNC在AutoSAR****中的實現(xiàn)

對于PNC在AutoSAR中的實現(xiàn)將從CAN相關的PNC做闡述，因為現(xiàn)在CAN的PNC網絡管理也是用的最多的。

CAN的PNC在AutoSAR架構中主要包括了支持CAN PNC的硬件、CAN、CanTrcv（SPI通信）、CanIf、CanNm、CanSM、NmIf、ComM、BSWM以及應用層的SWC。整個PNC的相關狀態(tài)切換如下圖所示。

根據上面的圖片簡單介紹幾個主要作用：

1.喚醒：MCU被喚醒后，對于帶有喚醒功能的TJA1145而言會在CANTrcv中將喚醒通知到CANIF，然后在EcuM中調用相關的函數(shù)對喚醒的有效性進行判斷，從而將當前喚醒的狀態(tài)通知給BswM進行狀態(tài)處理。

2.PNC通信：在CANIf收到相關的NMPDU后，通知CANNM做PNC的有效性校驗，在PNC校驗有效后通過PDUR和COM兩個模塊將有效PNC信息告知COMM中特定的PNC通道，然后COMM將PNC的狀態(tài)發(fā)送給BSWM，BSWM根據PNC的狀態(tài)和特定的Rules反饋給COMM進行PNC通信請求，同時通過CANSM模塊經CANIf去控制CNATrcv進行通信模式切換。

3.在應用層的SWC可以直接建立與BSWM的Mode Req CS接口或者SWC建立與COMM的用于請求通信的CS接口，實現(xiàn)SWC對通信的請求。

4.對于NM PDU的發(fā)送一般需要NM模塊進行請求或者釋放，其控制指令也是在COMM受到BSWM或者SWC請求后發(fā)出控制指令。

5.對于PNC的NM PDU Group的使能和禁用開關需要BSWM結合具體的Rules進行控制，從而StartNM PDU 和StopNM PDU。

6.TJA1145這款芯片的模式操作和喚醒幀定義需要通過SPI通信進行控制。

審核編輯：劉清