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一种高速CAN的间接网络管理策略研究

发布时间:2019-08-10 21:20 来源:未知 编辑:admin

  一种高速CAN的间接网络管理策略研究_专业资料。介绍了网络管理的模式和应用

  一种高速 CAN 的间接网络管理策略研究 【摘要】网络管理是 CAN 网络良好工作的必要保障。间接网络管理相对于 直接网络管理具有实现简单且总线负荷小的特点。使用间接网络管理策略可以 在简单拓扑网络结构构建低成本且性能良好的 CAN 网络。本文对一种间接网络 管理策略进行了研究。通过实车应用验证了该间接网络管理可以满足实际应用 要求。 【关键词】间接网络管理 高速 CAN CAN 协议只定义了物理层和数据链路层,而应用层和网络管理由用户自己 定义。多个 ECU 在网络上传输信息,需要良好运行的网络管理进行管理。根据 OSEK/VDX 模型,可将网络管理划分为直接网络管理和间接网络管理。直接网 络管理有特定的网络管理报文。间接网络管理在实现上较直接网络管理容易些, 但功能不及直接网络管理强。间接网络管理是指,通过被动监测各节点周期性 发送的应用消息确定网络和节点的状态。如果一定时间内没有接收到某节点周 期性的应用消息,即认为该节点不在网络上,处于“absent”状态。间接网络 管理没有节点地址或标识的概念。对于一个网络来说,直接网络管理需要使用 专用的网络管理消息(NMPDU),而间接网络管理不需要,从而降低了网络负载。 1 间接网络管理模型 图 1 间接网络管理模型 图 1 为该间接网络管理模型。该模型由应用层,交互层,传输层,数据链 路层和物理层及网络管理构成。其中网络管理与应用层和交互层及物理层有接 口。 网络管理与应用层的接口由两个服务原语 NM_REQ 和 NM_IND 实现。这两 个服务原语的定义如下: 表 1 原语 NM_REQ()配置 原语 NM_REQ() 方向 参数 用法 应用层请求网络处于激活状态 用于应用层向 COM_ON 网络管理发出 请求 COM_OFF 应用层请求网络处于非激活状态 当节点的应用层需要 CAN 网络通讯提供支持时,应用层就使用 NM_REQ() 原语向网络管理发出请求。如果原语 NM_REQ()的参数为 COM_ON 时,表示应 用层请求网络处于 激活状态,随时可以提供网络通信功能。当原语 NM_REQ() 的参数为 COM_OFF 时,表示应用层此时不需要网络的支持,网络处于非激活 状态。 表 2 原语 NM_ IND()配置 原语 NM_ IND() 方向 参数 用法 该 参 数 有 三 种 状 态 ERROR_ACTIVE, ERROR_PASSIVE, BUS_OFF 该 参 数 有 三 种 状 态 COM_ON, COM_OFF, NMOff_Delay 用于网络管理 DLL_STATU 向应用层当前 S 网络状态 COM_STAT US 节点网络管理通过 NM_IND()原语向应用层指示当前网络的工作状态。该 原 语 有 两 个 参 数 DLL_STATUS 和 COM_STATUS 。 DLL_STATUS 配 置 为 ERROR_ACTIVE 表示控制器处于主动错误模式;配置为 ERROR_PASSIVE 表示 控 制 处 于 被 动 错 误 或 者 警 告 模 式 ; 当 配 置 位 BUS_OFF 表 示 控 制 器 处 于 BUS_OFF 模式。参数 COM_STATUS 配置为 COM_OFF 表示节点网络通讯关闭, 应用层不能发送任何报文;配置为 COM_ON 表示网络正常运行,既可以接收报 文也可以发送报文;配置为 NMOff_Delay 表示当前节点等待正在发送的报文发 送完毕,然后关闭 CAN 通信。 网络管理与交互层的接口为服务原语 IL_REQ()实现。 表 3 原语 IL_REQ()配置 原语 IL_REQ() 方向 参数 用法 交互层即可以接收报文也可以 发送报文 交互层只能接收报文 用于网络管理 REC_SEND 命令交互层的 工作状态 REC_ONLY 服 务 原 语 IL_REQ() 实 现 了 网 络 管 理 对 交 互 层 的 控 制 。 参 数 配 置 为 REC_SEND 表示网络管理命令交互层既可以发送报文也可以接收报文;参数配 置为 REC_ONLY 表示网络管理命令交互层只能接收报文而不能发送报文。 网络管理与物理层的接口由服务原语 PhysErrorInd 实现。 2 间接网络管理状态转化图 图 2 间接网络管理状态转换图 如图 2 所示,网络管理间接网络管理的主用功能由 NM OFF 状态、NM ON 状态、NM Shutdown 状态和 BusOffMgt 构成。图 2 表达了各种状态之间转换的 条件及相应的动作。 NM OFF 状态为网络关闭状态,当应用层向网络管理发出 NM_REQ(NM_ON) 原语时,网络从 NM OFF 状态转换到 NM ON 状态,同时执行 CAN 网络初始化, 开启 BusOffMgt(),通过服务原语 IL(REC_SEND)控制交互层的状态,通过 NM_IND(COM_ON)向应用层报告当前网络的状态。 NM ON 状态为网络激活状态,当应用层向网络管理发出 NM_REQ(NM_OFF) 原语时,启动 NMOffTimer 定时器,通过服务原语 IL(REC_ONLY)控制交互层的 状态,通过 NM_IND(NMOffDelay)向应用层报告当前网络的状态 NM Shutdown 状态为网路关闭延时状态,其实质为 NM ON 状态的一小段 延时,使正在发送却还没有发送完成的报文可以继续发送直至发送完成。当 NMOffTimer 溢出时,从 NM Shutdown 状态转化为 NM OFF 状态,此时,执行 关闭 BusOffMgt(),关闭 CAN 和通过 NM_IND(NM_Off)网络管理指示应用层当 前网络处于关闭状态。 BusOffMgt()为间接网络管理中的一个特殊的状态。该函数为网络管理中单 独的一部分,用于监控 CAN 控制器的错误。当检测到控制器错误时,并不会导 致节点工作状态的转变,但是需要通过 NM_IND()向应用层报告。 3 时间参数设计要求 要求从 NM OFF 状态到 NM ON 状态转化时,要求为从 NM_REQ(COM_ON) 发出到进入 NM ON 状态时间间隔小于 50 毫秒。 NMOffTimer 定时器设置的时间为 100 毫秒。 考虑到控制器的设计的策略原因设计第一次读取控制器的错误状态前延时 40 毫秒,用于某些控制器减少错误计数器。 4 总结 图 3 应用车型的拓扑结构 本文设计的间接网络管理在图 3 所示的拓扑结构的车辆上运行效果良好, 总线%。

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