CAN通讯系列补充篇- NM状态机跳转详解8

baoshijie

本文经CSDN博主- 嵌软小白呗允许转发，感谢支持！作者对CAN NM状态做了详细的介绍，非常有助于大家更深入了解AutoSAR NM机制。本文将在原文基础上稍作修改，也欢迎关注作者其他文章。原文链接：Autosar CAN开发06（Autosar的CanNM----CanNM状态机）-CSDN博客通过 CAN通讯系列补充篇- 为什么要网管报文7 了解了CAN NM在车上的作用后，来看CAN NM状态机是如何实现的。1 CAN NM状态机先看CAN NM的状态机及各状态下报文发送的情况，一个ECU在CAN NM处于不同状态时，对应用报文和网管报文有着不同的发送要求。

比如：在Bus-Sleep-Mode状态，应用报文和网管报文都不往CAN总线上发送；而在Read Sleep State状态，应用报文要往CAN总线上发送，网管报文不往CAN总线上发；具体各个状态是怎样参考下表：

2 CAN NM各个状态的跳转条件2.1 休眠与唤醒为了理解CAN NM状态机的跳转，需要再了解下ECU的休眠唤醒机制。在整车上，某个ECU的休眠唤醒定义如下（比如ECU1）：

休眠：ECU1不向CAN总线外发出报文。唤醒：ECU1向CAN总线外发出报文。

在开发过程中，经常遇到有同事认为休眠是指ECU没电，而唤醒是指ECU有电。虽然这样理解很多情况下没问题，但实际上对整车来说，一个ECU醒没醒，是通过CAN报文来看的，你向外发出CAN报文，就认为你醒着，你停发CAN报文，就认为你休眠。比如：CAN NM状态处于Prepare Bus-Sleep Mode 时，是不发网管报文和应用报文的，有些企业的需求认为此时ECU已处于休眠状态，当有别的唤醒源唤醒ECU时，需要ECU认为此时更换了唤醒源，但ECU此时并未下电。正常情况下，为了减小功耗，只要ECU没有外发报文的需求，就要立即下电，ECU有外发报文的需求，就要立即上电。好了，那么什么时候ECU要醒来，什么时候ECU要休眠呢？其实情况不多，就两种：被动唤醒和主动唤醒。而当被动唤醒和主动唤醒都释放的时候，就需要休眠。被动唤醒和主动唤醒解释如下：

被动唤醒（自己没有主动工作需求，是由于别的节点有主动工作需求，自己才被迫唤醒）：ECU节点接收到其他节点的网管报文。主动唤醒（自己有主动工作需求，会通过网管报文唤醒别的节点）：ECU节点有主动工作需求，如OBC检测到充电的插枪动作。   

2.2 CAN NM状态机解释有了上文的基础，接下来CAN NM的状态机就好理解了：当进入Repeat Message State、Normal Opearation State、Ready Sleep State时，那么CAN NM处于Network Mode。2.2.1 Bus-Sleep ModeBus-Sleep Mode就是CAN NM状态机处于睡眠状态，一般有两种情况：

ECU被唤醒刚上电初始化，程序还没跑到处理网管状态跳转的时候（无论是主动唤醒还是被动唤醒）。ECU准备进入休眠时，即程序跑到即将下电前。

2.2.2 Repeat Message State

从上面的状态机可以看出，ECU被唤醒后，必须先经过Repeat Message State。



Repeat Message是指重复发送网管报文，为什么在这个状态下要重复发网管报文呢？正如前面所说，ECU有主动唤醒和被动唤醒。如ECU1：

当ECU1有主动唤醒需求时，ECU1是第一个醒来的，它需要整车其他节点快速起来配合工作。因此，ECU1需要重复快发网管报文，使得其他ECU节点快速唤醒。当ECU1有被动唤醒需求时，ECU1被总线其他节点的网管报文唤醒后，ECU1在该状态下需要发送几帧网管报文，作用就类似于告诉别人：我起来啦！

可以看出主动唤醒和被动唤醒时，Repeat Message State发出的网管报文的作用是不一样的。因此在该状态下，主动唤醒和被动唤醒发出的网管报文周期也不一样。一般来说，主动唤醒需要向外快发网管报文，如20ms一帧，连续快发5帧（如20ms一帧）。被动唤醒则按正常周期发送网管报文（如500ms一帧。这里的正常是指发出的网管报文周期与CAN NM处于Normal状态时发出的NM周期一致）。Repeat Message State状态的停留时间较短，如某车企需求为1.5s，1.5s过后就要跳到Normal Opearation State或Ready Sleep State。

注意：“主动请求”，当ECU处于休眠状态可被主动请求唤醒，当ECU已经处于唤醒的状态时，也是时刻在检测主动请求的。
2.2.3 Normal Opearation State

对于进入Normal Opearation State，分两种情况：

a. 从Repeat Message State跳转至Normal Opearation State条件

当ECU主动唤醒且当Repeat Message State的时间参数满足后，主动请求还未释放时，状态跳转至Normal Opearation State；或当ECU被动唤醒且在Repeat Message State检测到主动请求，则当Repeat Message State的时间参数满足后，状态跳转至Normal Opearation State

b. 从Ready Sleep State跳转至Normal Opearation State条件

处于Ready Sleep State时检测到主动请求，状态跳转至Normal Opearation State。

所谓Normal Opearation State，即正常工作模式，从上面所说的跳转条件可以看出，即只有存在主动请求时，才会跳转到Normal状态。而处于该状态时会持续发出网管报文，至于原因也很好理解，如上篇文章所说的同起同睡机制：当ECU有主动请求一直唤醒时，必须要使其他的ECU节点也保持唤醒，因此有主动请求的ECU必须持续发出网管报文，使得其他节点一直被唤醒而不睡。
对于退出Normal Opearation State，也分两种情况：

a. 从Normal Opearation State跳转至Repeat Message State条件

根据Autosar的CAN网络管理标准，当CAN NM处于Normal Opearation State或Ready Sleep State时接收到总线上网管报文的Byte1的Bit0置1时，需要把状态跳转至Repeat Message State。这个功能的作用实际上是用来检测总线上还有哪些ECU节点在线，因为如前面所说，处于Repeat Message State时需要发出网管报文。

b. 从Normal Opearation State跳转至Ready Sleep State条件

释放主动请求。

2.2.4 Ready Sleep State

当处于Ready Sleep State时，即准备休眠状态，从字面意思也能理解，本ECU此时肯定没有主动唤醒请求，因此不向外发出网管报文。但若此时别的ECU有主动唤醒请求（总线持续存在其他ECU的网管报文），由于同起同睡机制，我们此时不能进入休眠状态，必须保持唤醒，并向外发出应用报文，持续停留在Ready Sleep State状态。在该状态，有个时间参数为NM-Timeout Timer（如NM-Timeout Timer = 2000ms），当接收到网管报文时，程序会将该计数器清0，若但该时间参数到达时仍未接收到网管报文，则认为总线上所有ECU都已经没有主动请求，所有ECU需要进入休眠状态。（另外需要注意的是，该时间参数只要CANNM进入Network Mode就会开始计时，接收或发送一帧网管报文时该时间参数就会清0）对于进入Ready Sleep State，分两种情况：

a. 从Repeat Message State跳转至Ready Sleep State条件

当ECU是被动唤醒且Repeat Message State的时间参数已到达后，CANNM状态从Repeat Message State跳转至Ready Sleep State。

b. 从Normal Opearation State跳转至Ready Sleep State条件

本ECU释放主动请求。

对于退出Ready Sleep State，分三种情况：a. 从Ready Sleep State跳转至Repeat Message State条件

根据Autosar的CAN网络管理标准，当CAN NM处于Normal Opearation State或Ready Sleep State时接收到总线上网管报文的Byte1的Bit0置1时，需要把状态跳转至Repeat Message State。这个功能的作用实际上是用来检测总线上还有哪些ECU节点在线，因为如前面所说，处于Repeat Message State时需要发出网管报文。

b. 从Ready Sleep State跳转至Normal Operation State条件

检测到主动请求。

c. 从Ready Sleep State跳转至Prepare Bus-Sleep Mode条件

未接收到网管报文时间超过NM-Timeout Timer时间。此时认为总线上所有ECU都已经没有主动请求，所有ECU需要进入休眠状态

2.2.5 Prepare Bus-Sleep Mode

即预休眠状态，在该状态下ECU停发应用报文和网管报文。此时的时间参数为Wait BusSleep Timer（如Wait BusSleep Timer = 5000ms），当该时间参数到达后，则CAN NM进入休眠状态。进入Normal Opearation State条件：

未接收到网管报文时间超过NM-Timeout Timer时间。此时认为总线上所有ECU都已经没有主动请求，所有ECU需要进入休眠状态

退出Normal Opearation State条件，分两种情况

a. 从Prepare Bus-Sleep Mode跳转至Repeat Message State条件：

检测到唤醒源，主动唤醒或被动唤醒

b. 从Prepare Bus-Sleep Mode跳转至Bus-Sleep Mode条件：

Wait BusSleep Timer已到达(在该过程中未检测到唤醒源)。

2.2.6 相关时间参数
上述提到的各个状态的时间参数，示例如下（以某大型车企为例，不同的车企，CAN NM的时间参数需求一般都不一致）

3 小结上述详细了CAN NM状态机的跳转条件，也多次提到网管报文，下篇文章我们来详细了解网管报文8个字节的用途。