本篇文章转自知乎的Pete白世达，作者利用学生宿舍作息模型类比到AutoSAR CAN网络管理，生动形象而准确，非常精彩的一篇文章。

原文链接：从零学懂CAN总线（5）- CAN网络管理

1 前言

网络管理是整车控制很重要的功能，使网络中的ECU节点有序地睡眠和唤醒。为了比较形象的说明汽车CAN网络管理状态机，本文以学生宿舍作息管理为例做简要说明。

2 学生宿舍作息模型

设某学生宿舍有N个同学，作息规定：

1）大家同时醒来；2）大家同时睡着；

3）宿舍里新搬来一人或搬走一人后，也不影响其他人按规定1）和2）作息。

那么有什么方法能实现该作息规定呢？最基础的思路是：

管理员模型，即

选举一个同学当寝室长；
寝室长负责控制寝室中的灯；
寝室长一关灯，大家一起开始睡觉，大概10分钟后一起睡着；
寝室长一开灯，大家一起醒来。

这个方法挺简单，但是有约束：

寝室长必须永远在，因为只有他才能开关灯。他不在就没人开关灯，那么其他人就不能正常作息；
寝室长必须第一个醒来，他不醒来就没人开灯；
寝室长必须最后一个睡着，否则关灯后有一个人迟迟不入睡，他不知道。

可见，管理员模型存在 风险集中（i）和 伪同步（ii，iii）两个缺点。

另外一种模型，采用与AutoSAR CAN网络管理一样的思路，称为独立模型。

独立模型，即

各人床头放一盏床头灯。
各人只能控制自己床头灯“开”和“关”。
各人能看到其他人床头灯“开”和“关”的状态。
只要1个人的床头灯是开的，房间就是亮的。
只有所有人的床头灯是关的，房间才变黑暗。
当房间黑暗时，只要有1个人的床头灯亮，所有人都要醒来。
当1个人准备睡觉时他就关掉自己的床头灯。
只要房间是亮的，所有人都不会睡着，即使他已经躺在床上。
只要房间变黑暗，10分钟后所有人都会睡着。

其中，第f条保证同时醒来，同时也是对管理员模型舍长风险的分解。即任何人都能叫醒其它人。第g~i条保证同时睡着。

关于同步睡眠，其方法如下图示意：假设有三个同学A，B，C，他们按顺序关灯。关灯后，他们只是躺下，眼睛还是睁开的。这时就一直看房间还是不是亮着。只要亮着，就说明有人还没睡，那就等待。直到C关灯躺下后，房间变黑。大家才集体闭眼睡觉，10分钟后一起睡着。

我们发现从最后一个人关灯到集体睡着的时间是固定的，而第一个人关灯到最后一个人关灯的时间是不固定的，该时间就是网络休眠的最大延迟时间。

关于同步唤醒，其方法如下图示意：任意一个同学（假设同学B）开灯，大家就同时起床。但每个人起床时间或许不一样，有的快有的慢。所以是要规定一个最快时间，比如5分钟。在这5分钟内，必须要让床头灯开着，目的是让其他同学有时间看到自己的确被叫起来了。因为起床后就是自由活动了，或去教室，或呆在宿舍，或把灯一关坐在床上睁大眼睛看天花板，反正至少同学B的灯一直开着你就不能闭眼，哪怕今天你在床上干坐一天。

因此我们可以总结出作息管理状态机，如下图。

该状态机和AutoSAR CAN网络管理状态机基本一致，接下来再看AutoSAR CAN网络管理。

3 AUTOSAR CAN网络管理

AUTOSAR CAN网络管理与上面的寝室作息管理的独立模型一样，是一种无中心式的网络管理，网络中的每个节点都依赖于自己和别人的网络管理报文（NM PDU）来实现通信的睡眠和唤醒。

CAN NM为ECU的网络管理定义了三种模式：

1. Bus-Sleep Mode

2. Prepare Bus-Sleep Mode

3. Network Mode

最后的Network Mode又分为三个状态:

1. Repeat Message State

2. Normal Operation State

3. Ready Sleep State

常规CAN网络管理状态机如下图，对应寝室作息状态机的状态也标注了。

CAN网络管理的必要性：

1.在没有通信需求的时候睡眠，节约电池的能量。

2.排除集中式管理员模型的风险。

3.保证所有节点同步进入BusSleep模式。

上面1、2两点很好理解，第3点稍微解释下：

通常情况下异步休眠也没什么问题，但特殊情况下，会存在隐患。比如节点A已经休眠了，节点B还没有休眠，在这个短时间内钥匙又打开了，那对于节点A是一个新的循环，对节点B还处于原来的循环，这样ECU故障管理的驾驶循环计数值就不一致了。

综上所述，ECU网络管理的实现的核心就是实现这个状态机，在AUTOSAR中，这些状态之间的跳变就是由AUTOSAR定义的各种接口函数实现的。

4 参考文献

《AUTOSAR_SWS_CANNetworkManagement.pdf》
《AutoSar CAN网络管理状态机理解》

本站仅提供存储服务，所有内容均由用户发布，如发现有害或侵权内容，请点击举报。