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  • 该资料为原创,结合作者多年的CAN 网络管理开发经验,整理出的autosar NM和osek NM资料,适合于想学习CAN NM的朋友,和刚刚入门CAN的兄弟。
  • AUTOSAR PN网络管理测试开发实践

    千次阅读 2021-02-03 14:08:25
    国内网络管理应用已从早期OSEK NM过渡到AUTOSAR NM,部分OEM使用了AUTOSAR NM的PN特性,本文从NM概念用途、PN的实现方式、CANoe下实现PN网络管理测试思路几个方面展开介绍。 什么是网络管理 汽车上的ECU在工作的时候...

    背景介绍

    提起“匮电”二字,做测试的老司机定会虎躯一震,而根据过往经验,“网络管理”常是引起匮电的“钉子户”,所以针对网络管理的验证是测试的重中之重。

    国内网络管理应用已从早期OSEK NM过渡到AUTOSAR NM,部分OEM使用了AUTOSAR NM的PN特性,本文从NM概念用途、PN的实现方式、CANoe下实现PN网络管理测试思路几个方面展开介绍。

    什么是网络管理

    汽车上的ECU在工作的时候需要通过网络来与其它ECU进行数据交换,而在不工作的时候需要进入低功耗状态来尽可能减少电量消耗。比如:

    · 当拉动门把手准备使用车辆时,需某ECU接收到这个信息后在短时间能够从低功耗状态进入工作状态,并且快速地唤醒其它ECU,然后经过诸如用户认证等功能来使车辆能够被正常使用

    · 当锁车离开后,相关ECU也需要判断这个信息,然后决定车辆需要进入非工作状态,网络通信需要被关闭且ECU需要进入低功耗状态

    上述的工作循环可以概括为:

    在这里插入图片描述

    图1 工作循环示例

    而这样的网络行为正是通过网络管理来实现的。

    什么是PN网络管理

    PN (Partial Network)即“局部网络”,通过一些规则(通常按照功能类)将车辆网络进一步划分为不同的“局域网”(类同于GM Global A架构中Virtual Network),通过PN网络管理处理其各种状态。

    为什么需要PN

    传统网络管理采用的是简单明了的“同醒同睡”的方式,但在一些场景中,我们只需要网段中有限的ECU参与工作,而不是全部的ECU,这造成了多余的电量消耗。

    在ECU数量较少时还可以接受,但随着ECU的数量的增加,这个“浪费”问题就显得更为突出(当然,也可以通过设计不同的电源回路/模式控制ECU的供电等方案,但难以达到理想状态且会增加其它问题)。

    PN正是通过对于网络的再次细分,在不同的场景下使不同的ECU处于工作状态,而无关的ECU仍处于低功耗状态,以达到进一步减少电量消耗的目的。

    在这里插入图片描述

    图2 PN网络示例

    NM PDU

    ECU请求网络以及接收到其它ECU的网络请求是通过NM PDU (Network Management Protocol Data Unit)来实现的。

    以CAN网络为例,简单来说,当ECU需要请求网络时需要发送NM PDU;不需要请求网络时停止发送NM PDU。其它ECU在接收到NM PDU时,认为网络被请求。PN信息的接收发送也是类似,只是它是通过信号的形式在NM PDU中更新。

    在AUTOSAR中,通常使用8个字节的数据分配给NM PDU,包含Source Node ID,CBV (Control Bit Vector)和User Data,其中User Data为用户自定义的内容,使用PN的情况下将全部或者部分User Data用于定义一组PN。

    在这里插入图片描述

    图3 NM PDU格式

    CBV包含了NM模块的一些控制信息,使用PN时需要使用Partial Network Information Bit。

    在这里插入图片描述

    图4 CBV内容

    除了上述的用于CAN/CAN FD的NM PDU外,PN网络管理还可以支持FlexRay。在FlexRay的NM PDU中,需要分为NM-Vote PDU和NM-Data PDU。CAN和FlexRay来说NM PDU有一些差异,但是其对于PN信息的处理是一样的。


    状态机

    ECU通过接收和发送NM PDU来传递网络管理的信息,而这些信息也决定ECU所处的状态。

    以CAN通信为例,NM模块包含NM的状态机,针对ECU的通信端口,表示端口所处的网络管理状态,简单来说为网络的请求和释放。


    在这里插入图片描述

    图5 NM状态机

    而对于PN网络来说,还包含PN的状态机,针对ECU所关联的PN,表示PN的状态,简单来说为PN的请求和释放。


    在这里插入图片描述

    图6 PNC状态机

    而上述两者需要反馈到通信的状态上,因此还存在通信的状态机,针对ECU的通信端口,表示通信的状态,简单来说为通信的开启和关闭。


    在这里插入图片描述

    图7 ComM channel状态机

    这些状态机需要共同作用,使ECU能正常的休眠和唤醒。当然,这个过程还关联有其它的状态机,在此就不赘述,有兴趣的可以参考AUTOSAR的规范。


    PN网络管理测试方案

    通过上述的内容,可以看到,其实PN网络管理只是在传统网络管理的基础上将PN信息添加在NM PDU中供ECU识别(当然这个说法忽略了大量细节,但就测试方案来说还可以接受)。如果被测ECU只包含1个通信端口(如1个CAN端口),我们采用的测试思路可以是:

    在这里插入图片描述

    图8 测试方案1

    然而,当ECU的复杂性增加时,这种判断的方法就变得比较困难。比如某个ECU包含2个通信端口,触发某个事件后,其网络行为可能为:

    在这里插入图片描述

    图9 网络行为示例

    这个情况在使用PN时更加常见,尤其是当这个ECU作为中央网关或将来的域控制器,需要将PN从一个网段路由到另一个网段。当然,对于单个部件的环境来说,这种行为还处于可控、有序的状态,如果放在系统级、实车环境中,先前的测试思路就会变得“一团乱麻”。

    在这里插入图片描述

    图10 网络行为示例2

    因此必须要有新的思路和方法,北汇在长期工程实践中积累了特有的方案,借助于Vector公司的CANoe所提供灵活而强大的函数库,实现了对上述问题的“解耦”,从而解决这个“老大难”。如下为使用新方法,在CANoe环境下开发测试工程并自动生成的针对部件和系统级的测试报告。


    在这里插入图片描述

    图11 CANoe自动生成节点级PN测试报告示例

    在这里插入图片描述

    图12 CANoe自动化生成PN系统级测试报告示例

    总结

    网络管理是车载网络中非常重要也是比较复杂的内容,一方面它与功能有强相关性,不同的功能需求就可以有不同的网络行为,从而影响网络管理的状态;另一方面,网络管理本身强调逻辑,需提供足够的信息,实现与硬件接口间的交互;更困难的点在于网络管理涉及时序的控制,这就不可避免地与ECU的各种中断程序、各种随机事件耦合,会出现很多疑难杂症。

    尤其是在系统层面,常会出现类似:A影响B,B影响C,C影响A,小问题累积成大问题,产生各种异常行为的情况。这也对测试规范的开发提出了更高的要求,即要验证逻辑又要覆盖场景。

    随着以太网将成为主干网,随之SoA及网络动态配置应用,网络管理也将会迎来新的变化和调整。

    仅以此篇文章投石问路,共同面对新的挑战。做好当下,即(不)是(畏)未来!

    注:文中部分图片来源于AUTOSAR


    参考文献

    [1] AUTOSAR_SWS_CANNetworkManagement

    [2] AUTOSAR_SWS_FlexRayNetworkManagement

    [3] AUTOSAR_SWS_COMManager

    作者:北汇信息-蒋露


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  • vx(ymx095616),接定制需求单 CAN网络管理autosar测试用例模板
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    2018-10-23 20:36:18
    主机厂车型开发阶段, OSEK NM测试是样件接收测试的重要 考察部分。 深圳市弗卡斯数据有限公司基于多年汽车总线测试 的经验积累,提供给客户免费的自动化测试工程供大家使用。
  • AUTOSAR 网络管理

    千次阅读 2020-06-20 14:19:59
    目录一、直接网络管理1. OSEK NM1.1 逻辑环Logical Ring1.2 新的节点如何加入逻辑环1.3 节点状态1.4 地址管理1.5 NM状态流转1.6 告警管理2. AUTOSAR NM 一、直接网络管理 1. OSEK NM 直接网络管理将网络上ECU节点...

    一、直接网络管理

    1. OSEK NM

    直接网络管理将网络上ECU节点形成一个逻辑整体,通过逻辑环进行网络管理的同步。

    1.1 逻辑环Logical Ring

    网络上所有节点通过单向传输形成逻辑环,通过A->B->C->A的报文传输关系,形成一个闭环。
    逻辑环

    1.2 新的节点如何加入逻辑环

    直接网络管理提供3种报文帧,用于逻辑环的管理。

    1. Alive Message 表示网络上新的节点,即将加入逻辑环
    2. Ring Message 逻辑环传输报文
    3. Limp Message 表示网络上故障的节点,即将退出逻辑环

    1.3 节点状态

    对于其他监控节点:

    1. Node Present 收到Alive Message 或者Ring Message
    2. Node Absent 在TimeOut 时间内未收到Alive Message或者Ring Message

    对于节点本身:
    3. present or note mute 在线且不处于静默状态,发送Alive / Ring Message
    4. absent or mute 离线或者静默

    1.4 地址管理

    ECU节点的地址信息包含在NM PDU中,占一个Byte。每个ECU节点的地址都是固定的。
    NM PDU
    在这里插入图片描述
    OSEK NM采用基地址(BASE ID)+窗口机制(WindowsMask)。当一条消息满足 ID&WINDOWS_MASK = ID_BASE,则表示这个消息是一个NM帧。
    假设一个CAN网络中存在4个ECU节点。地址分别分配为1–4。假设基地址是0x700,那么这四个ECU节点的地址分别为0x701 0x702 0x703 0x704。总线上这个四个ID的任意报文都是NM帧。

    1.5 NM状态流转

    NM的状态是分层级表述
    在这里插入图片描述

    状态描述
    NM InitNM初始化
    NM AwakeNM唤醒
    NM BusSleepNM 休眠
    NM AtiveNM通讯启用
    NM PassiveNM 通信禁用
    NM ResetNM 复位
    NM NormalNM 正常运行
    NM LimpHomeNM 节点故障

    不同的状态之间的流转图如下。
    在这里插入图片描述

    2. AUTOSAR NM

    在这里插入图片描述

    2.1 操作模式

    AUTOSAR NM包含三种操作模式,分别表示节点在当前在网络的状态

    1. 网络模式 Network Mode
    2. 预休眠模式 Prepare Bus-Sleep Mode
    3. 总线休眠模式 Bus-Sleep Mode

    2.1.1 网络模式

    网络模式包含三种状态。

    1. 重复报文状态(Repeat Message State)
    2. 普通操作状态 (Normal Operation State)
    3. 准备休眠状态 (Ready Sleep State)
      Repeat Message State: 用于通知网络上其他节点,该节点从Bus-Sleep Mode 或者 Prepare Bus-Sleep Mode 进入NetWork Mode.
      Normal Operation State: 用于保证当节点请求网络时网络处于激活状态

    2.1.2 预休眠模式

    预休眠模式是网络模式到总线休眠模式的过渡状态,进入预休眠模式时,总线上不在响应新的发送报文请求,仅仅将缓存区中的报文发送出去。对于进入预休眠模式的ECU节点来说,ComM会进入静默模式Slient Communication。
    同时,在预休眠模式下,不需要对Trcv进行动作。

    2.1.3 总线休眠模式

    Bus-Sleep Mode的目的是减少ECU节点的功耗,Trcv需要被切换到睡眠模式。在这个状态下,不是代表ECU已经下电,NM的状态实际上只能影响ComM的状态,

    2.2 网络状态

    网络状态包括requested 和released两个条件状态,当Nm状态处于requested时,表示ECU需要向总线请求通讯。反之,Nm状态处于released。
    当ECU已经处于released 时,但是还是在通讯时,说明总线上还有其他节点处于requested状态。

    2.3 时间参数

    CanNm一共有四个重要的时间参数,关乎到各个状态之间的流转时间。

    1. CanNmTimeOutTime
    2. CanNmRepeatMessageTime
    3. CanNmWaitBusSleepTime
    4. CanNmRemoteSleepIndTime

    2.4 NM PDU的组成

    NmPDU
    在这里插入图片描述

    2.5 NM的状态流转

    CanNm状态流转

    1. 上电启机时,默认状态是Bus-Sleep Mode.通过调用接口CanNm_NetWorkRequest接口进入Network Mode。
    2. 开启TimeOut Timer 和 Repeat Message Timer之后,通过接口Nm_NetworkMode进入Network Mode
    3. Repeat Message Timer溢出后,进入Normal Operation State
    4. 在Normal Operation State 通过接口 CanNm_NetworkRelease进入Ready Sleep State
    5. 在Ready Sleep State 时,当Nm-Timeout Timer溢出,Nm进入Prepare Bus-Sleep Mode
    6. 在Prepare Bus-Sleep Mode时,Wait Bus-Sleep Timer溢出时,Nm进入Bus-Sleep Mode,总线进入No Communication状态

    接口调用关系如下
    接口调用关系

    展开全文
  • AUTOSAR_SWS_CANNetworkManagement_4.3.1英文版和中文 AUTOSAR CanNm是基于权利分散的直接网络管理。每个网络节点的状态只取决于该节点接收到和发送的NMPDUs.
  • 本系列文档主要针对Autosar的验收测试规范进行解读并实现相关功能,也是为了提高对Autosar软件的理解 Autosar验收测试文档说明前言1. Autosar验收测试基本说明1.1 文档下载1.2 文档说明 1. Autosar验收测试基本说明...

    前言

    本系列文档主要针对Autosar的验收测试规范进行解读并实现相关功能,也是为了提高对Autosar软件的理解


    1. Autosar验收测试基本说明

    1.1 文档下载

    Autosar验收测试文档主要在官方进行下载,以下是下载链接
    https://www.autosar.org/nc/document-search.
    本链接是Autosar官网的文档搜索,里面有所有的autosar官方文档,我们选择ACCEPTANCE TEST—>Release的最新版然后进行搜索下载,就可以把验收测试规范都下载下来了。
    下图就是目前所有的测试规范文档了。
    Autosar的ATS文档

    1.2 文档说明

    文档主要包含了4个部分
    1 Acronyms and Abbreviations -->一些缩写说明
    2 Related Documentation -->参考文档
    3 Scope -->目标
    4 RS_BRF_XXX ->具体的测试功能
    我们拿其中一个文档来说明:
    在这里插入图片描述
    通过上图,我们可以了解到,该系列文档详细的描述了模块测试的基本流程及方法,我们可以根据该文档来搭建我们的测试环境,来实现对Autosar各个模块的功能验收测试。
    后续我会按照文档一个个来实现每个模块的测试用例。

    展开全文
  • 接下来,博主要分享的是有关AutoSAR网络管理需求的官方Spec. 如果你是一位工程设计开发人员,想弄清楚AutoSAR Spec.中的网络功能需求和非功能需求的话,那就继续读下去,博主已经给你划好了关注重点。 #Requirements...

    #今天周末,博主祝你周末愉快!

    接下来,博主要分享的是有关AutoSAR网络管理需求的官方Spec.

    如果你是一位工程设计开发人员,想弄清楚AutoSAR Spec.中的网络功能需求和非功能需求的话,那就继续读下去,博主已经给你划好了关注重点。

    #Requirements on AUTOSAR Network Management(All spec. Source from AutoSAR portal)

    首先,我们来看一下spec目录框架内容,功能需求和非功能需求,划分的很清楚:

    网络管理功能需求:配置、初始化、正常工作模式、故障模式、网关模式、半醒半睡模式。
    网络管理非功能需求:时间要求、资源利用率、硬件独立性
    在这里插入图片描述

    #网络管理功能需求分述:

    1)可配置性:特殊功能的可配置性(功能可扩展性),比如:用户数据支持、内部/外部请求、发送/接收节点信息等都是可配置的扩展功能。
    2)初始化:网络可集成延迟节点、可整合故障修复的节点等功能。
    3)正常模式:协议支持的机制都应该能够实现,比如总线唤醒、睡眠、半睡半醒之间的状态机切换等。
    4)故障模式:应对故障时,网络管理应具备的模式,比如节点休眠,网络也休眠。
    5)网关模式:比如各个网络同步等。
    6)半睡半醒模式:也就是网络能量管理机制。

    (待续)

    ‘非淡泊无以明志,非宁静无以致远’—— 诸葛亮

    展开全文
  • https://zhuanlan.zhihu.com/p/94141138 这文章写得很详细、通俗易懂,我就省笔了。
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