1、什么是AUTOSAR？

官方一點(diǎn)：AUTOSAR 就是AUTomotive Open System ARchitecture的簡(jiǎn)稱，中文翻譯就是汽車開放系統(tǒng)架構(gòu)。

直白一點(diǎn)：將汽車電子控制單元（ECU）的軟件底層做了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的封裝。使得大家都能共用一套底層軟件，只需要修改其中的一些參數(shù)，就可以匹配不同硬件，也可以匹配不同的應(yīng)用層軟件。如此之后，用戶只需要專心負(fù)責(zé)應(yīng)用層功能開發(fā)即可，底層都交給AutoSAR工程師就行了。

再直白一點(diǎn)：“就是一套寫的比較好的底層軟件”。其實(shí)現(xiàn)了硬件驅(qū)動(dòng)的封裝（類似于STM32的庫），實(shí)現(xiàn)了操作系統(tǒng)的功能。用戶只需要開發(fā)操作系統(tǒng)上層的軟件應(yīng)用即可（類似于基于安卓開發(fā)App）。

再再再直白一點(diǎn)：各個(gè)廠家在五花八門的硬件上隨意開發(fā)，想怎么寫就怎么寫，怎么爽怎么來，導(dǎo)致開發(fā)一時(shí)爽，維護(hù)火葬場(chǎng)，如果底層硬件換掉了，上面的代碼基本就要全部推倒重來，而且不同廠家之間的代碼移植性也幾乎沒有，各個(gè)廠家和工程師都很頭大，于是AUTOSAR應(yīng)運(yùn)而生。AUTOSAR將各個(gè)硬件的底層接口做了封裝，以后如果換硬件，只需要配置一下AUTOSAR，告訴它我換硬件了，趕緊給我適配就可以了，上層代碼完全不需要改動(dòng)就可以使用。從開發(fā)的角度來講，提高了代碼的復(fù)用性，降低了代碼的復(fù)雜度，提高了代碼的可維護(hù)性。

2、什么是網(wǎng)絡(luò)管理？

網(wǎng)絡(luò)管理的目的是使網(wǎng)絡(luò)中的ECU節(jié)點(diǎn)有序的睡眠和喚醒。在沒有通信需求的時(shí)候睡眠，在需要通信的時(shí)候喚醒，可以節(jié)約汽車電池的電量。

3、什么是CAN總線？

這個(gè)CSDN和知乎都有很多的介紹，這里就不贅述了。

4、CAN總線的AUTOSAR網(wǎng)絡(luò)管理報(bào)文（以下簡(jiǎn)稱NM報(bào)文）長(zhǎng)啥樣？

首先要明確一點(diǎn)，NM報(bào)文就是CAN報(bào)文。NM報(bào)文符合CAN報(bào)文的格式，由幀起始、仲裁場(chǎng)、控制場(chǎng)、數(shù)據(jù)場(chǎng)、CRC場(chǎng)、應(yīng)答場(chǎng)、幀結(jié)尾組成。

一般廠家在設(shè)計(jì)的時(shí)候會(huì)規(guī)定好NM報(bào)文的ID范圍。

舉個(gè)例子：規(guī)定標(biāo)識(shí)符在0x500到0x5FF范圍為NM報(bào)文。當(dāng)在CANoe中抓取到此ID范圍內(nèi)的報(bào)文，那就是NM報(bào)文。

此報(bào)文ID=0x502，那么它就是一幀NM報(bào)文

NM報(bào)文數(shù)據(jù)場(chǎng)

NM報(bào)文的重點(diǎn)在于數(shù)據(jù)場(chǎng)8字節(jié)里的內(nèi)容：

NM報(bào)文數(shù)據(jù)場(chǎng)內(nèi)容格式

Byte0：這里填的是ECU的地址，或者叫ECU的ID；

此報(bào)文的ID=一個(gè)基礎(chǔ)值+ECU的ID，例如廠家規(guī)定基礎(chǔ)值為0x500，那么此報(bào)文的ID=0x500+0x8=0x508；

這里要注意區(qū)分報(bào)文的ID和ECU ID的概念，很容易混淆；

Byte1：

NM報(bào)文數(shù)據(jù)場(chǎng)byte1格式

這里關(guān)注下bit0和bit4：

bit0：當(dāng)此位置1時(shí)強(qiáng)制進(jìn)入RMS（下面會(huì)講到）；

bit4：告訴其他節(jié)點(diǎn)自身是怎么被喚醒的。

置0：被動(dòng)喚醒、遠(yuǎn)程喚醒，比如被其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送的NM報(bào)文喚醒；

置1：主動(dòng)喚醒、本地喚醒，比如給ECU上電；

byte2-byte7里的user data數(shù)據(jù)由用戶自行定義。

5、CAN NM狀態(tài)介紹

AUTOSAR網(wǎng)絡(luò)管理有三種狀態(tài)：

睡眠模式（Bus-Sleep Mode）：當(dāng)節(jié)點(diǎn)沒有本地網(wǎng)絡(luò)喚醒以及遠(yuǎn)程喚醒請(qǐng)求時(shí)，ECU通訊控制器切換至睡眠模式，ECU功耗降低至適當(dāng)水平；此模式下，NM報(bào)文只收不發(fā)，APP報(bào)文不收不發(fā)，當(dāng)出現(xiàn)有效喚醒源時(shí)必須要被喚醒；

預(yù)睡眠模式（Prepare Bus-Sleep Mode）：這個(gè)狀態(tài)是為了等待總線上的所有節(jié)點(diǎn)能夠在進(jìn)入Bus-Sleep Mode之前有時(shí)間停止節(jié)點(diǎn)的active狀態(tài)（如清空隊(duì)列中為發(fā)送的報(bào)文）；此模式下，NM報(bào)文只收不發(fā)，APP報(bào)文不收不發(fā)，如果緩沖區(qū)有APP報(bào)文那可以繼續(xù)發(fā)完；

網(wǎng)絡(luò)模式（Network Mode）：

包含3個(gè)子狀態(tài)：

重復(fù)報(bào)文狀態(tài)（Repeat Message State）：NM報(bào)文可收可發(fā)，APP報(bào)文可收可發(fā)；

正常工作狀態(tài)（Normal Operation State）：NM報(bào)文可收可發(fā)，APP報(bào)文可收可發(fā)；

準(zhǔn)備睡眠狀態(tài)（Ready Sleep State）：NM報(bào)文只收不發(fā)，APP報(bào)文可收可發(fā)；

總結(jié)見下圖：

6、定時(shí)器及參數(shù)介紹

第5小節(jié)和第6小節(jié)的內(nèi)容看一遍可能理解不了，學(xué)完下面的狀態(tài)遷移圖，再回過來多看幾遍就能理解了。

7、狀態(tài)機(jī)

現(xiàn)在終于來到AUTOSAR網(wǎng)絡(luò)管理的最難理解也是最容易使人禿頭的狀態(tài)機(jī)了，這里我不打算把每一條狀態(tài)轉(zhuǎn)換的文字描述直接貼上來，跟著我的思路，我們來一個(gè)一個(gè)看吧。

在開始之前，先了解一下各種縮略語：

BSM-睡眠模式 NM-網(wǎng)絡(luò)模式 PBM-預(yù)睡眠模式
RMS-重復(fù)報(bào)文模式 NOS-正常操作狀態(tài) RSS-準(zhǔn)備睡眠模式

01：給ECU上電，ECU自己就會(huì)初始化進(jìn)入睡眠模式。如果沒有喚醒源來喚醒此節(jié)點(diǎn)，那就會(huì)一直待在睡眠模式。

02+03：當(dāng)出現(xiàn)本地喚醒（03）或者遠(yuǎn)程喚醒（02）時(shí)，進(jìn)入RMS狀態(tài)。這里再解釋下，本地喚醒就是我自己想要主動(dòng)和其他節(jié)點(diǎn)通信；遠(yuǎn)程喚醒是其他節(jié)點(diǎn)想要和我通信。

04：我們現(xiàn)在已經(jīng)走到網(wǎng)絡(luò)模式的重復(fù)報(bào)文子狀態(tài)了。話說為什么叫重復(fù)報(bào)文子狀態(tài)呢，因?yàn)樵谶@個(gè)狀態(tài)里的時(shí)候，ECU需要一直發(fā)送周期報(bào)文，來告訴別人：我在線，性感ECU在線陪聊，你再不來找我我就要開始想念你......

如果是走03（本地喚醒）進(jìn)來的，那么需要先在NM Immediate Transmit State中以很快的周期發(fā)送N幀報(bào)文（例：以20ms的周期連續(xù)發(fā)送5幀報(bào)文），發(fā)完這N幀報(bào)文再進(jìn)入到NM Normal Transmit State中以正常的周期發(fā)送報(bào)文（例：500ms為周期發(fā)送報(bào)文。這個(gè)在上面的表格里有定義）。如果是直接走02進(jìn)來的，那么直接以正常周期發(fā)送NM報(bào)文就可以了。一直發(fā)到T_repeat_message定時(shí)器超時(shí)。

這一步的目的是如果是本地喚醒的話，可能此ECU下面還有很多從屬節(jié)點(diǎn)，當(dāng)此ECU喚醒之后，需要同時(shí)喚醒其他兄弟節(jié)點(diǎn)一起通信，所以最開始的N幀報(bào)文周期很短，目的是為了快速、低延遲地喚醒其他節(jié)點(diǎn)。為什么被遠(yuǎn)程喚醒就不需要這一步呢？歡迎大家在評(píng)論區(qū)里一起討論~

06+12：且慢，我們先來計(jì)算一下從BSM到這一步花費(fèi)了多少時(shí)間了。參考上面定時(shí)器的定義，在02或03中，最大喚醒時(shí)間為T_wake_up=200ms；在04中，T_repeat_message=1600ms。總計(jì)1800ms，差不多為2s的時(shí)間，此時(shí)ECU有可能已經(jīng)不需要通信了（2019-11-29補(bǔ)充：ECU持續(xù)處于喚醒狀態(tài)的條件是有持續(xù)的喚醒源，例如一直有NM報(bào)文遠(yuǎn)程喚醒、或一直有本地喚醒源例如上電）。如果還需要繼續(xù)通信，走06，進(jìn)入NOS，繼續(xù)周期發(fā)送NM報(bào)文，可以收發(fā)APP報(bào)文，當(dāng)不再需要通信了，就停止發(fā)送NM報(bào)文，等待T_NM_timeout超時(shí)之后走09；如果直接不需要通信了，直接走12。

10：收到本地喚醒，進(jìn)入NOS。

11：收到NM報(bào)文的byte1字節(jié)的重復(fù)請(qǐng)求位如果置1，強(qiáng)制進(jìn)入RMS。

08+14+05：T_NM_timerout定時(shí)器超時(shí)，不改變當(dāng)前狀態(tài)。定時(shí)器需要重置。

13：在RSS狀態(tài)，NM報(bào)文不可以發(fā)送。等待T_NM_TIMEOUT定時(shí)器超時(shí)后進(jìn)入PBM。

15+16：PBM狀態(tài)只可以接收NM報(bào)文，其他報(bào)文不發(fā)不。收到遠(yuǎn)程喚醒，走15；收到本地喚醒，走16。

17：如果PBM狀態(tài)收不到任何喚醒源，在T_WAIT_BUS_SLEEP定時(shí)器超時(shí)后進(jìn)入BSM。

以上就是CAN總線AUTOSAR網(wǎng)絡(luò)管理的內(nèi)容分享。

來源：汽車自動(dòng)駕駛技術(shù)

審核編輯：湯梓紅