本文旨在從業(yè)務(wù)功能上介紹汽車電子系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)管理模塊的功能，已達(dá)到對(duì)于網(wǎng)絡(luò)管理模塊的一個(gè)初步管理。

1 網(wǎng)絡(luò)管理的含義

汽車系統(tǒng)中存在著多種 ECU 控制單元，這些 ECU 控制單元并不是孤立的，而是協(xié)同工作。既然各個(gè) ECU 控制單元需要協(xié)同工作，那么它們之間就必須能夠相互通信。目前各 ECU 之間通信的方式主要有 CAN、 Flexray等車載網(wǎng)絡(luò)，還包括目前新興的車載以太網(wǎng)。汽車電子系統(tǒng)通過(guò)車載網(wǎng)絡(luò)對(duì) 所有的 ECU 進(jìn)行配置管理和協(xié)調(diào)工作的過(guò)程稱之為網(wǎng)絡(luò)管理。

2 網(wǎng)絡(luò)管理的功能

網(wǎng)絡(luò)管理除了實(shí)現(xiàn)普通的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸之外，網(wǎng)絡(luò)管理還承擔(dān)著一項(xiàng)重要工作。不論是傳統(tǒng)的機(jī)動(dòng)車，還是目前的混動(dòng)車以及新興的電動(dòng)車，其蓄電池的使用的耐用性都是汽車性能的一個(gè)重要瓶頸。網(wǎng)絡(luò)管理可以通過(guò)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)上的各個(gè) ECU 的控制，發(fā)出一些命令規(guī)則，實(shí)現(xiàn)各個(gè) ECU 的協(xié)同睡眠和喚醒。

通常 ECU 都存在幾種工作模式，如喚醒（working）模式、睡眠（sleep）模式、啟動(dòng)（boot）模式。其中 working 模式為正常工作模式，耗能高；sleep模式為待機(jī)狀態(tài)，大部分功能都停止，為低功耗模式；boot 模式為 ECU 刷機(jī)模式，通常用于對(duì) ECU 進(jìn)行升級(jí)。

3 網(wǎng)絡(luò)管理的過(guò)程

汽車電子系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)管理其實(shí)也就是一個(gè)狀態(tài)機(jī)的管理。網(wǎng)絡(luò)管理的狀態(tài)總體上可以分為 BusSleep、PreSleep、Network 三個(gè)狀態(tài)；其中 Network 狀態(tài)又分為三個(gè)子狀態(tài)，分別是 RepeatMsg、NormalOperate、ReadSleep。

網(wǎng)絡(luò)管理最終要實(shí)現(xiàn)車上的 ECU 能夠協(xié)同睡眠和喚醒，也就是說(shuō)網(wǎng)絡(luò)管理最重要的一點(diǎn)是保證車上的 ECU 能夠協(xié)同喚醒和休眠，那么假設(shè)車上的 ECU 都處于睡眠模式，網(wǎng)絡(luò)上都沒(méi)有報(bào)文，則沒(méi)辦法喚醒。所以，一般不會(huì)讓所有的 ECU 都處于睡眠模式，此時(shí)會(huì)有極少數(shù)的 ECU 處于工作狀態(tài)，如 BCM，也就是說(shuō)有一些 ECU 是通過(guò) KL15 直接喚醒的，而有一些是通過(guò) CAN 報(bào)文喚醒的。由此可以看出 ECU 的喚醒源可以分為兩種：

• 主動(dòng)喚醒( Active Wake up)：ECU 作為主喚醒節(jié)點(diǎn)，當(dāng)檢測(cè)到主動(dòng)喚醒源輸入信號(hào)時(shí)（如KL15）主動(dòng)喚醒自己，并通過(guò)發(fā)送NMFRAME 嘗試喚醒其他ECU。

• 被動(dòng)喚醒( Passive Wake up)：ECU 作為從喚醒節(jié)點(diǎn)，自己不能主動(dòng)喚醒自己，只能通過(guò)接收到其他 ECU 發(fā)來(lái)的NM FRAME來(lái)喚醒自己。

3.1 狀態(tài)釋義

• BusSpleep狀態(tài)：這就是休眠狀態(tài)，此狀態(tài)下不發(fā)送網(wǎng)絡(luò)管理報(bào)文也不收發(fā)應(yīng)用報(bào)文，一般該狀態(tài)處于低功耗的狀態(tài)，也就是上文提到的協(xié)同睡眠狀態(tài)。當(dāng)然上電初始化時(shí)，也會(huì)默認(rèn)進(jìn)入該狀態(tài)。

• PreSleep狀態(tài)：此狀態(tài)是進(jìn)入休眠狀態(tài)前的準(zhǔn)備狀態(tài)，此狀態(tài)一般不發(fā)送網(wǎng)絡(luò)管理報(bào)文幀了，也不發(fā)送應(yīng)用報(bào)文了，只是等待其他ECU一起睡眠，其實(shí)就是實(shí)現(xiàn)'’協(xié)同'’兩個(gè)字，也就是讓等一段時(shí)間讓車上所有ECU實(shí)現(xiàn)一起睡眠。之所以需要 ECU 協(xié)同睡眠，主要是因?yàn)楦鱾€(gè) ECU 處于協(xié)同工作狀態(tài)，比如VCU（整車控制器）和INV（電機(jī)控制器），有可能VCU不發(fā)報(bào)文了，會(huì)導(dǎo)致INV報(bào)故障，如此就會(huì)出現(xiàn)誤報(bào)警狀態(tài)。

• Network狀態(tài)：此狀態(tài)下 ECU 可以進(jìn)行正常通信，既可以收發(fā)網(wǎng)絡(luò)管理報(bào)文幀也可以收發(fā)應(yīng)用報(bào)文（包括診斷報(bào)文），意思就是喚醒狀態(tài)。

下面解釋一下 Network 狀態(tài)的三個(gè)子狀態(tài)的含義：

• Repeat meassage：表示重復(fù)發(fā)網(wǎng)絡(luò)管理報(bào)文的狀態(tài)。由于進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)時(shí)，首先需要快速發(fā)送一些網(wǎng)絡(luò)管理報(bào)文，以盡快告知車上其他 ECU，我處于正常狀態(tài)了，可以進(jìn)行通信了。

• Normal Operation：在進(jìn)入RepeatMsg一段一時(shí)間后，如果需要通信，就會(huì)跳到正常工作狀態(tài)，正常工作狀態(tài)會(huì)按照正常的周期發(fā)送網(wǎng)絡(luò)管理報(bào)文，以及所有應(yīng)用報(bào)文正常進(jìn)行通信，可以說(shuō)這個(gè)狀態(tài)就是真正的喚醒狀態(tài)。

• ReadySleep：從喚醒狀態(tài)進(jìn)入休眠時(shí)，需要進(jìn)行一些準(zhǔn)備工作，比如有一些數(shù)據(jù)要存儲(chǔ)、比如電機(jī)控制器檢測(cè)到電機(jī)還沒(méi)停下來(lái)等等情況，因此此狀態(tài)就是用來(lái)做一些休眠前的準(zhǔn)備工作，任何從喚醒到休眠的過(guò)程，都需要經(jīng)過(guò)此狀態(tài)，也就是說(shuō)睡眠前有些準(zhǔn)備工作是必須要完成的。那么此狀態(tài)下，其實(shí)還是能夠進(jìn)行通信的，只有進(jìn)入PreSleep狀態(tài)，才會(huì)把相應(yīng)的應(yīng)用報(bào)文收發(fā)關(guān)閉，以及發(fā)送NM報(bào)文關(guān)閉。還有一點(diǎn)要聲明的是，一般網(wǎng)絡(luò)管理報(bào)文幀的接收不會(huì)關(guān)閉。（因?yàn)檫M(jìn)入休眠后需要處于可喚醒狀態(tài)。）

4 實(shí)例

4.1 以NM報(bào)文喚醒為例，大概說(shuō)一下喚醒的過(guò)程：

1. 在睡眠狀態(tài)，車上網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)是沒(méi)有報(bào)文的，一旦車上BCM檢測(cè)到要使用網(wǎng)絡(luò)時(shí)，就會(huì)第一時(shí)間發(fā)出網(wǎng)絡(luò)管理報(bào)文出來(lái)，這個(gè)時(shí)候其他ECU就會(huì)收到該網(wǎng)絡(luò)管理報(bào)文，從而喚醒其他ECU。

2. ECU收發(fā)器收到NM報(bào)文后，告訴芯片要喚醒了，這個(gè)時(shí)候就會(huì)給控制器供電，然后程序就會(huì)初始化，進(jìn)入BusSleep狀態(tài)（ECU上電默認(rèn)會(huì)進(jìn)入此狀態(tài)）。

3. 接著進(jìn)入RepeatMsg模式，這個(gè)時(shí)候會(huì)迅速發(fā)出第一幀NM報(bào)文，會(huì)快速發(fā)出5幀NM報(bào)文（如周期10ms），讓其他節(jié)點(diǎn)知道此 ECU 醒來(lái)了，然后會(huì)切換到正常周期的NM報(bào)文，如50ms，當(dāng)然這個(gè)時(shí)候，系統(tǒng)也在初始化，應(yīng)用報(bào)文也會(huì)到一定周期能夠正常收發(fā)。

4. 處于RepeatMsg狀態(tài)一定時(shí)間后，會(huì)切換到NormalOpr模式，這個(gè)時(shí)候就會(huì)正常通信了。這個(gè)模式下NM報(bào)文是以一定周期發(fā)送的如500ms，告訴所有節(jié)點(diǎn)我在正常通信。其實(shí)NM報(bào)文里面是有一些信息的，比如喚醒原因，用戶數(shù)據(jù)等等，這些都可以去定義。

4.2 下面講一下NM休眠的過(guò)程：

1. 處于NormalOpr狀態(tài)下，如果ECU不需要網(wǎng)絡(luò)了，比如KL15斷開(kāi)，ECU這個(gè)時(shí)候就會(huì)選擇釋放網(wǎng)絡(luò)。

2. 釋放網(wǎng)絡(luò)就是從Normal狀態(tài)切換到ReadySleep狀態(tài)，此時(shí)會(huì)進(jìn)行一些故障存儲(chǔ)、下電前的裝備工作，完成后。 

3. 等待一定時(shí)間就會(huì)進(jìn)入到PreSleep狀態(tài)，這個(gè)狀態(tài)將會(huì)把應(yīng)用報(bào)文和TX網(wǎng)絡(luò)管理報(bào)文也關(guān)閉。

4. 等待一定時(shí)間就會(huì)進(jìn)入BusSleep狀態(tài)，進(jìn)入BusSleep后，會(huì)讓控制器進(jìn)入休眠。