完整版OSEK直接網(wǎng)絡(luò)管理NM規(guī)范

1、OSEK直接網(wǎng)絡(luò)管理（NM）介紹OSEK直接網(wǎng)絡(luò)管理（NM）賦予節(jié)點“消息地址”的概念， 即每個網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點有唯一的標(biāo)識號。 NM規(guī)范 沒有定義最大的節(jié)點標(biāo)識號，但建議采用8位地址（0-255 ）。雖然底層物理網(wǎng)絡(luò)不支持消息地址，但直接NM要求間接實現(xiàn)對消息地址的支持。一個網(wǎng)關(guān)節(jié)點可連接不同的網(wǎng)絡(luò)，并且在每一網(wǎng)絡(luò)中它的消息地址可 能是不同的。如圖32所示：圖3 2兩個總線網(wǎng)絡(luò)中的邏輯環(huán)結(jié)構(gòu)在圖3 2中，子網(wǎng)1的3個節(jié)點在邏輯上形成一個環(huán)，稱之邏輯環(huán)（LogicaIRi ng）。邏輯環(huán)通過環(huán)消息（Ring Message序列實現(xiàn)消息傳輸。環(huán)消息自低地址 節(jié)點（ID號小）向高地址節(jié)點（ID號大）發(fā)

2、送，再由最高節(jié)點傳回最低節(jié)點， 形成一個環(huán)。邏輯環(huán)上的消息交換機制如圖33所示：圖3 3邏輯環(huán)上的消息交換機制直接NM還要求網(wǎng)絡(luò)廣播的實現(xiàn)，允許異步廣播Alive消息和limpHome消息 Alive消息指定網(wǎng)絡(luò)上一個新的節(jié)點；ImpHomd肖息指定一個不再能工作的節(jié)點。NM通過傳輸NM消息來確定網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部狀態(tài)，狀態(tài)反映了 NM當(dāng)前運行時的 信息。狀態(tài)是分層級的，總的內(nèi)部狀態(tài)如圖 3 4所示：圖3 4 OSEK網(wǎng)絡(luò)管理總的內(nèi)部狀態(tài)當(dāng)系統(tǒng)復(fù)位時，NM進入NMOf狀態(tài)；調(diào)用StartNM()使得NM1入NMO狀態(tài)； 調(diào)用 StopNM()使得 NIM進入 NMShutdow狀態(tài)。函數(shù) StartN

3、M()和 StopNM()是 NM 的核心API。StartNM()初始化一個NM邏輯環(huán)；StopNM()改變NM的狀態(tài)為 NMShutdowp執(zhí)行清除操作，然后進入 NMOff狀態(tài)。其中，NMO狀態(tài)又有如下子狀態(tài)(表 3.1)：表3.1 NMOn的子狀態(tài)狀態(tài)名血【初始化以NM的旁躍狀態(tài)宀處于睡眠廿態(tài)盧通信啟用門通信蔡用門NMO存在兩組并行子狀態(tài)：NMInit、NMAwake NMBusSleep和 NMActive、NMPassiva NMO的并行子狀態(tài)如圖3 5所示：圖3 5 NMOn的并行子狀態(tài)當(dāng)NM進入NMO狀態(tài)時，NMInit和NMActive是其缺省的初始化狀態(tài)。NMInit 是N

4、M組件內(nèi)部的瞬時初始化狀態(tài)。完成初始化任務(wù)后，即轉(zhuǎn)入NMAwake態(tài)并保持，直到轉(zhuǎn)到總線睡眠的條件被滿足才轉(zhuǎn)入NMBusSleepI犬態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)處于NMBusSleep犬態(tài)時，一旦接收到 NM消息，即轉(zhuǎn)入NMInit狀態(tài)。在并行狀態(tài)圖中，當(dāng)系統(tǒng)處于 NMActive狀態(tài)時，NM通信正常運行；當(dāng) SilentNM（）被調(diào)用時，本地節(jié)點進入 NMPassive狀態(tài)，并停止參與邏輯環(huán)組成。 為了返回NMActive狀態(tài)，只需調(diào)用TalkNM（）函數(shù)。系統(tǒng)執(zhí)行完NMInit狀態(tài)所要求的動作后，即轉(zhuǎn)入 NMActive狀態(tài)。NMAwake 狀態(tài)有如下子狀態(tài)（表3.2 ）:表3.2 NMAwake的子狀態(tài)

5、狀態(tài)容心本節(jié)點重新啟動可操作性自經(jīng)確定心霍節(jié)直正在遊行直按的節(jié)點監(jiān)控衛(wèi)lLi|npHome莊節(jié)點正在處程惜誤NMAwak的狀態(tài)圖如圖3 6所示:NMAwakestHticHn non operatioriar NM tmnsn 昭創(chuàng) cmdata nconsistertrt e time out at ring messageFdiluf# Al Own stati-on repaired *.g. NM lransiTMSion and NM rece-plion pccaibieOwn station non operatjonar i e. not anyNM receptionStat

6、on operationar e.g. nd any ernar圖3 6 NMAwake的狀態(tài)圖NMReset子狀態(tài)是進入NMAwak狀態(tài)后的缺省狀態(tài)，NM在此時重置NM的通 信鏈路、有關(guān)的計數(shù)器、參數(shù)等。初始化完成， NM將檢查NM消息是否正確的收 發(fā)，然后轉(zhuǎn)入NMNorma狀態(tài)并保持。一旦致命錯誤發(fā)生將切換到 NMLimpHom狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)處在NMLimpHom狀態(tài) 時，系統(tǒng)將會傳輸一個周期性的 LimpHomd肖息。NM繼續(xù)監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)，以便確定消 息傳輸是否已被恢復(fù)從而切換回 NMNorma狀態(tài)。汽車網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點是多種多樣的，可能在不同時刻運行、開關(guān)或激活，也有 可能因節(jié)點或網(wǎng)絡(luò)的故障而失

7、效，因此網(wǎng)絡(luò)的配置是變化的。NM 隹護當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的配置，并可以按要求為應(yīng)用程序提供這些信息。NM識別兩種配置：實際（Actual ）配置和故障（LimpHome配置，實際配 置指示可訪問的節(jié)點，而故障配置指示那些因故障退出邏輯環(huán)組成的節(jié)點。NM并不管理應(yīng)用程序的模式（APPMODE,但是NMt理兩個主要的操作模 式，對應(yīng)于內(nèi)部狀態(tài)的 NMAwakgNMActive）和NMBusSleep節(jié)點在NMAwake 操作模式下，參與邏輯環(huán)組成并監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)上所有同處于 NMAwak模式的節(jié)點：如 果一個節(jié)點進入NMBusSleep操作模式，就不再參與邏輯環(huán)上的 NM通信。NM消息包含NM協(xié)議數(shù)據(jù)單元（NMP

8、DU。NMPD在通信網(wǎng)絡(luò)上傳輸，其結(jié)構(gòu) 如圖3 7所示：Field omrol khl圖3 7 NMPDU的結(jié)構(gòu)地址域包含源消息地址和目的節(jié)點地址?？刂朴虬P(guān)于消息類型的信息, 上述部分是必選部分，而數(shù)據(jù)域則是可選部分，它包含特定應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)。為了易于標(biāo)識NM消息和其它消息，NM采用基地址（ID_Base）和窗口（Window_Mask機制，類似于IP中的網(wǎng)絡(luò)號與子網(wǎng)掩碼。如果一條消息的 ID 滿足：ID & WINDOW_MASK = = ID_BASE則認為該消息是NM消息。假設(shè)有一個子網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)配置中有 4個節(jié)點，ID為1-4，如果采用8位消息地址和11位掩碼，設(shè)定ID_BASE為0x

9、700及WINDOW_MASK 為0x7F8,那么來自集合0x701,0x 702,0x 703,0x 704的任一條消息就是 NM消息。報警器的設(shè)計：直接NM定義了 5個報警器，并通過其控制邏輯環(huán)上消息的收發(fā)，進而監(jiān)控 網(wǎng)絡(luò)配置和節(jié)點狀態(tài)。比如節(jié)點從收到一個Ring消息到重傳該Ring消息的間隔 時間Ttyp就是報警器Ttyp控制的。詳細定義如表3.3所示：表3.3 NM所用報警器的定義定義心作用范國心兩個NM消息閭的典型時間間隔卩全局，所有節(jié)點*兩個NM消息間的最犬時間間聘全局，所有節(jié)點心帶舷癒婕賤的血E消息的時間間隔口全局，所有節(jié)點“岌遴取取題融魁前的等待時間a全局，所有節(jié)直重豉就DLL

10、拒絕的消息的時同間隔局部特定節(jié)點戶邏輯環(huán)運行:調(diào)用StartNM（）啟動直接NM寸，NM執(zhí)行一系列初始化操作，然后廣播第一 個NM消息一一Alive消息。Alive消息通知網(wǎng)絡(luò)上的其它節(jié)點（如果有的話）， 當(dāng)前節(jié)點加入邏輯環(huán)，并啟動 Ttyp 報警器。當(dāng)一個活動節(jié)點接收到一個 Alive 消息時，它將執(zhí)行以下步驟：1. 將發(fā)送節(jié)點作為在線節(jié)點添加到網(wǎng)絡(luò)配置中；2. 本地節(jié)點確定新節(jié)點是否為環(huán)中的邏輯后繼節(jié)點。任何時候，如果數(shù)據(jù)鏈路層通知 NM消息失敗，則啟動Ttx報警器，并增加 計數(shù)器的值。如果計數(shù)器超過一個設(shè)定的閥值，NM將進入LimpHomel犬態(tài)。否則， 當(dāng)Ttx到時NM重傳消息。邏輯環(huán)

11、與 802.5 令牌環(huán)類似，在網(wǎng)絡(luò)中只有一個節(jié)點控制 Ring 消息。當(dāng)節(jié) 點接收到Ring消息并且Ttyp定時器到時，發(fā)送該消息。NM啟動時在Alive消 息傳輸之后， 網(wǎng)絡(luò)處于瞬時犬態(tài)， 在該犬態(tài)下總線上可能存在 Alive 消息和 Ring 消息，以及不同的情況：1. 如果接收到 Alive 消息，如前所述節(jié)點更新配置和后繼節(jié)點；2. 如果在Tmax到時之前，節(jié)點接收到一個Ring消息，則取消定時器，并處 理 Ring 消息；3. 當(dāng) Ttyp 到時，本地節(jié)點發(fā)送 Ring 消息；4. 如果在本地節(jié)點發(fā)送 Ring 消息到數(shù)據(jù)鏈路層和消息發(fā)送確認返回之間接 收到一個 Ring 消息，節(jié)點

12、將忽略該消息以確保 Ring 消息的唯一性。當(dāng)接收到一個Ring消息時，本地節(jié)點檢查NMPD的目的地址，根據(jù)該域的 有效值，采取如下操作：如果 Ring 消息的目的地址不是本地節(jié)點， 取消 Ttyp 報警器，然后重啟 Tmax 報警器。NM僉查源地址、目的地址操作碼，據(jù)此更新網(wǎng)絡(luò)配置和切換狀態(tài)；如果Ring消息的目的地址是本地節(jié)點，取消 Tmax報警器，然后重起Ttyp 報警器。如果源節(jié)點在配置信息中標(biāo)識為離線，則更新為在線。當(dāng)邏輯環(huán)中沒有 Alive 消息傳輸，并且唯一的 Ring 消息沿邏輯環(huán)傳遞一周 后，網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)從瞬時狀態(tài)切換到穩(wěn)定狀態(tài)。 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)處于瞬時狀態(tài)時， 數(shù)據(jù)中的數(shù) 據(jù)無效。NM提供了檢測離線節(jié)點的機制，如果 Tmax到時則NM將進入NMRese狀態(tài) 試圖重建邏輯環(huán)從而返回NMNorma狀態(tài)，這樣離線節(jié)點將被排除在新的邏輯環(huán) 組成之外；NM還提供了檢測節(jié)點被跳過的機制