AUTOSAR CAN Network Management

功能概述

AUTOSAR CanNm基于分布式直接网络管理策略，这意味着每个网络节点仅根据通信系统内接收或传输的网络管理 PDU执行自给自足的活动。
AUTOSAR CanNm算法基于周期性的网络管理PDU，集群中的所有节点通过广播传输接收这些PDU。网络管理PDU的接收表明发送节点希望保持网络管理集群的唤醒状态。如果任何节点准备好进入总线睡眠模式，它将停止发送网络管理PDU，但只要收到其他节点的网络管理PDU就推迟向总线睡眠模式的转换。最后，如果由于不再收到网络管理 PDU而导致专用定时器超时，则每个节点都会启动向总线休眠模式的过渡。
如果网络管理集群中的任何节点需要总线通信，它可以通过发送网络管理PDU将网络管理集群从总线休眠模式唤醒。

功能需求及实现

关键需求：

只要需要总线通信，CanNm集群中的每个网络节点都应定期传输网络管理PDU；否则不应传输任何网络管理 PDU。
如果CanNm集群中的总线通信被释放，并且在由CanNmTimeoutTime + CanNmWaitBusSleepTime（两个配置参数）决定的可配置时间内总线上没有网络管理PDU，则应过渡到总线休眠模式。

运行模式（Operational Modes）

AUTOSAR CanNm 应包含模块接口可见的三种运行模式：

网络模式（Network Mode）
预备总线休眠模式（Prepare Bus-Sleep Mode）
总线休眠模式（Bus-Sleep Mode）

AUTOSAR CanNm运行模式的更改应通过回调函数通知上层。调用CanNm_GetState时，CanNm返回当前的NM 状态和模式。

网络模式（Network Mode）

网络模式由三个内部状态组成：

重复报文状态（Repeat Message State）
正常运行状态（Normal Operation State）
准备睡眠状态（Ready Sleep State）

从Bus-Sleep Mode式进入Network Mode时，默认情况下 CanNm模块应进入Repeat Message State。
从 Prepare Bus- Sleep Mode模式进入Network Mode时，默认情况下CanNm模块应进入Repeat Message State。
进入Network Mode后，CanNm模块应启动网络管理超时定时器NM-Timeout。
进入Network Mode后，CanNm应通过调用回调函数Nm_NetworkMode通知上层当前的新运行模式。
在Network Mode下成功接收网络管理PDU时（调用CanNm_RxIndication），如果启用了PDU传输能力，CanNm模块应重新启动NM-Timeout定时器。
在Network Mode下成功发送网络管理 PDU 时（调用CanNm_TxConfirmation 时为E_OK），CanNm 模块应重新启动 NM-Timeout定时器。

重复报文状态（Repeat Message State）

对于非被动模式的节点，Repeat Message State可确保网络上的其他节点看到从Bus-Sleep或Prepare Bus-Sleep到Network Mode的任何转换。此外，它还确保任何节点在最短的时间内保持活动状态。它可用于检测当前节点。
进入Repeat Message State后，CanNm 模块将（重新）开始传输网络管理PDU，除非启用了被动模式（passive mode）和/或禁用了通信。

在 Repeat Message State下，当网络管理定时器NM-Timeout到期时，CanNm 模块应（重新）启动网络管理NM-Timeout超时定时器。
网络管理状态机应在Repeat Message State下停留一定时间，该时间由CanNmRepeatMessageTime（配置参数）决定；之后，CanNm 模块应离开Repeat Message State。
离开Repeat Message State后，如果已请求网络，CanNm模块将进入Normal Operation State。
离开Repeat Message State状态后，如果网络已被释放，CanNm模块应进入Ready Sleep State。
如果CanNmNodeDetectionEnabled设置为 “TRUE”，则CanNm应在离开Repeat Message State时清除"重复报文（Repeat Message Bit）"位。
如果在Repeat Message State、Prepare Bus-Sleep Mode或Bus-Sleep Mode下调用CanNm_RepeatMessageRequest服务，CanNm模块将不执行该服务并返回E_NOT_OK 。

正常运行状态（Normal Operation State）

正常操作状态确保只要网络被请求，任何节点都可以保持网络管理集群的唤醒状态。

从Ready Sleep State状态进入Normal Operation State状态后，CanNm模块将开始传输网络管理PDU。注意：如果启用了被动模式（passive mode）或禁用了网络管理PDU传输功能，则不会传输NM PDU，因此无需执行任何操作。
当Ready Sleep State下的NM 超时定时器NM-Timeout到期时，CanNm 模块应（重新）启动NM超时NM-Timeout定时器。
当网络释放且当前状态为Normal Operation State时，CanNm模块应进入Ready Sleep state。
如果CanNmNodeDetectionEnabled设置为 “TRUE”，并且在Normal Operation State下接收到重复信息请求位，则 CanNm 模块将进入Repeat Message State。
如果CanNmNodeDetectionEnabled设置为 “TRUE”，并且在 Normal Operation State下调用函数 CanNm_RepeatMessageRequest，则CanNm模块将进入Repeat Message State。
如果CanNmNodeDetectionEnabled设置为 “TRUE”，并且在Normal Operation State下调用了函数 CanNm_RepeatMessageRequest，则 CanNm模块应设置重复消息位（Repeat Message Bit）。

准备睡眠状态（Ready Sleep State）

Ready Sleep State确保只要有其他节点保持网络管理群集中的唤醒状态，网络管理群集中的任何节点都会等待过渡到Prepare Bus-Sleep Mode的转换。

当从Repeat Message State或Normal Operation State进入Ready Sleep State时，CanNm模块应停止传输网络管理 PDU。注意：如果启用了被动模式（passive mode）或禁用了网络管理PDU传输功能，则不会传输NM PDU，因此无需执行任何操作。
在Ready Sleep State下，当NM超时定时器NM-Timeout到期时，CanNm 模块应进入Prepare Bus-Sleep Mode。
当网络被请求并且当前状态为Ready Sleep State时，CanNm模块应进入Normal Operation State。
如果CanNmNodeDetectionEnabled设置为 “TRUE”，并且在Ready Sleep State下接收到重复信息请求位，则CanNm 模块应进入Repeat Message State。
如果CanNmNodeDetectionEnabled设置为 “TRUE”，并且在 Ready Sleep State下调用函数 CanNm_RepeatMessageRequest，则CanNm模块将进入Repeat Message State。
如果CanNmNodeDetectionEnabled设置为 “TRUE”，并且在Ready Sleep State下调用了函数 CanNm_RepeatMessageRequest，则 CanNm模块应设置重复消息位（Repeat Message Bit）。

预备总线休眠模式（Prepare Bus-Sleep Mode）

Prepare Bus-Sleep Mode的目的是确保在进入Bus-Sleep Mode之前，所有节点都有时间停止网络活动。在Prepare Bus-Sleep Mode下，总线活动将趋于平静（即传输队列报文，以使所有Tx 缓冲区为空），最终在 Prepare Bus-Sleep Mode下总线上没有任何活动。

当进入Prepare Bus-Sleep Mode时，CanNm模块应通过调用Nm_PrepareBusSleepMode通知上层。
CanNm模块应在Prepare Bus-Sleep Mode中保持一段可配置的时间，该时间由CanNmWaitBusSleepTime（配置参数）决定；之后应退出Prepare Bus-Sleep Mode并进入Bus-Sleep Mode。
在Prepare Bus-Sleep Mode下成功接收网络管理PDU后，CanNm模块应进入Network Mode；默认情况下，CanNm 模块应进入Repeat Message State。
在Prepare Bus-Sleep Mode模式下请求网络时，CanNm模块应进入Network Mode；默认情况下，CanNm 模块应进入Repeat Message State。
在Prepare Bus-Sleep Mode模式下请求网络且CanNm模块已进入Network Mode，并且 CanNmImmediateRestartEnabled（配置参数）设置为 "true "时，CanNm模块应发送网络管理PDU。
理由依据：集群中的其他节点仍处于Prepare Bus-Sleep Mode；在上述特殊情况下，应避免过渡到Bus-Sleep Mode，并尽快恢复总线通信。
由于CanNm中网络管理PDU的传输偏移，Repeat Message State下第一个网络管理PDU的传输可能会严重延迟。为了避免延迟重启网络，可以立即请求传输网络管理PDU。
注意：如果将CanNmImmediateRestartEnabled设为 “TRUE”，并使用唤醒线路，则在Prepare Bus-Sleep Mode下，如果所有网络节点都收到网络请求，就会发生网络管理PDU突发。

总线休眠模式（Bus-Sleep Mode）

Bus-Sleep Mode的目的是在不交换信息时降低节点的功耗。在Bus-Sleep Mode下，通信控制器进入休眠模式，启动相应的唤醒机制，最终将功耗降至适当水平。
如果网络管理集群中的所有节点都配置了由CanNmTimeoutTime + CanNmWaitBusSleepTime（两个配置参数）决定的可配置时间，则网络管理集群中使用AUTOSAR NM算法进行协调的所有节点都会在大致相同的时间过渡到Bus-Sleep Mode。
注意：在网络管理集群的所有网络节点中，参数CanNmTimeoutTime 和 CanNmWaitBusSleepTime的值应该相同。根据具体实施情况，进入Bus-Sleep Mode的时间会完全相同或大致相同；这一转换的时间抖动取决于以下因素：

内部时钟精度（振荡器漂移）
NM任务周期时间（如果任务未与全局时间同步）
网络管理PDU在Tx队列中的等待时间（如果在传输请求后立即进行传输确认）

在最佳情况下，只需考虑振荡器漂移的可配置时间，该时间由 CanNmTimeoutTime + CanNmWaitBusSleepTime（两个配置参数）决定。

进入总Bus-Sleep Mode时（初始化时的默认情况除外），CanNm模块应通过调用回调函数Nm_BusSleepMode通知上层。
当CanNm模块在Bus-Sleep Mode下成功接收到网络管理PDU（调用CanNm_RxIndication）时，CanNm模块应通过调用回调函数Nm_NetworkStartIndication通知上层。
理由依据：为避免出现网络管理和模式管理之间的竞争条件和状态不一致，CanNm不会自动执行从Bus-Sleep Mode到Network Mode的转换。CanNm只通知必须做出唤醒决定的上层。总线休眠模式下的网络管理PDU接收必须根据 ECU关闭/启动过程的当前状态进行处理。
当CanNm模块在Bus-Sleep Mode下成功接收到网络管理PDU（调用CanNm_RxIndication）时，CanNm模块应向 DET报告错误CANNM_E_NET_START_IND。
如果在Bus-Sleep Mode或Prepare Bus-Sleep Mode下调用CanNm_PassiveStartUp，CanNm模块应进入Network Mode；默认情况下，CanNm 模块应进入Repeat Message State。
注意：在Prepare Bus-Sleep Mode和Bus-Sleep Mode中，假定网络已释放，除非明确请求总线通信。
在Bus-Sleep Mode下请求网络时，CanNm 模块应进入Network Mode；默认情况下，CanNm模块应进入Repeat Message State。

网络状态（Network states）

网络状态（即 "请求（requested）"和 “释放（released）”）是AUTOSAR CanNm状态机的两个附加状态，与状态机并行存在。网络状态表示软件组件是否需要在总线上通信（此时网络状态为 “请求”）；或者软件组件是否不需要在总线上通信（此时总线网络状态为 “释放”）；请注意，如果网络被释放，ECU 可能仍会通信，因为其他 ECU 仍会请求使用网络。
网络状态（即“请求”和“释放”）是AUTOSAR CanNm状态机的两个附加状态，与状态机并行存在。网络状态表示软件组件是否需要在总线上通信（然后“请求（requested）”网络状态）；或者软件组件是否不必在总线上通信（总线网络状态随后被“释放（released）”）；请注意，如果网络被释放，ECU仍可能通信，因为其他ECU仍在请求网络。