本文旨在從業(yè)務功能上介紹汽車電子系統(tǒng)中網(wǎng)絡管理模塊的功能，已達到對于網(wǎng)絡管理模塊的一個初步管理。

1 網(wǎng)絡管理的含義

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 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，還包括目前新興的車載以太網(wǎng)。汽車電子系統(tǒng)通過車載網(wǎng)絡對 所有的 ECU 進行配置管理和協(xié)調(diào)工作的過程稱之為網(wǎng)絡管理。

2 網(wǎng)絡管理的功能

網(wǎng)絡管理除了實現(xiàn)普通的業(yè)務數(shù)據(jù)傳輸之外，網(wǎng)絡管理還承擔著一項重要工作。不論是傳統(tǒng)的機動車，還是目前的混動車以及新興的電動車，其蓄電池的使用的耐用性都是汽車性能的一個重要瓶頸。網(wǎng)絡管理可以通過對于網(wǎng)絡上的各個 ECU 的控制，發(fā)出一些命令規(guī)則，實現(xiàn)各個 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（boot）模式。其中 working 模式為正常工作模式，耗能高；sleep模式為待機狀態(tài)，大部分功能都停止，為低功耗模式；boot 模式為 ECU 刷機模式，通常用于對 ECU 進行升級。

3 網(wǎng)絡管理的過程

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

網(wǎng)絡管理最終要實現(xiàn)車上的 ECU 能夠協(xié)同睡眠和喚醒，也就是說網(wǎng)絡管理最重要的一點是保證車上的 ECU 能夠協(xié)同喚醒和休眠，那么假設車上的 ECU 都處于睡眠模式，網(wǎng)絡上都沒有報文，則沒辦法喚醒。所以，一般不會讓所有的 ECU 都處于睡眠模式，此時會有極少數(shù)的 ECU 處于工作狀態(tài)，如 BCM，也就是說有一些 ECU 是通過 KL15 直接喚醒的，而有一些是通過 CAN 報文喚醒的。由此可以看出 ECU 的喚醒源可以分為兩種：

• 主動喚醒( Active Wake up)：ECU 作為主喚醒節(jié)點，當檢測到主動喚醒源輸入信號時（如KL15）主動喚醒自己，并通過發(fā)送NMFRAME 嘗試喚醒其他ECU。

• 被動喚醒( Passive Wake up)：ECU 作為從喚醒節(jié)點，自己不能主動喚醒自己，只能通過接收到其他 ECU 發(fā)來的NM FRAME來喚醒自己。

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)絡管理報文也不收發(fā)應用報文，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)。當然上電初始化時，也會默認進入該狀態(tài)。

• PreSleep狀態(tài)：此狀態(tài)是進入休眠狀態(tài)前的準備狀態(tài)，此狀態(tài)一般不發(fā)送網(wǎng)絡管理報文幀了，也不發(fā)送應用報文了，只是等待其他ECU一起睡眠，其實就是實現(xiàn)'’協(xié)同'’兩個字，也就是讓等一段時間讓車上所有ECU實現(xiàn)一起睡眠。之所以需要 ECU 協(xié)同睡眠，主要是因為各個 ECU 處于協(xié)同工作狀態(tài)，比如VCU（整車控制器）和INV（電機控制器），有可能VCU不發(fā)報文了，會導致INV報故障，如此就會出現(xiàn)誤報警狀態(tài)。

• Network狀態(tài)：此狀態(tài)下 ECU 可以進行正常通信，既可以收發(fā)網(wǎng)絡管理報文幀也可以收發(fā)應用報文（包括診斷報文），意思就是喚醒狀態(tài)。

下面解釋一下 Network 狀態(tài)的三個子狀態(tài)的含義：

• Repeat meassage：表示重復發(fā)網(wǎng)絡管理報文的狀態(tài)。由于進入網(wǎng)絡狀態(tài)時，首先需要快速發(fā)送一些網(wǎng)絡管理報文，以盡快告知車上其他 ECU，我處于正常狀態(tài)了，可以進行通信了。

• Normal Operation：在進入RepeatMsg一段一時間后，如果需要通信，就會跳到正常工作狀態(tài)，正常工作狀態(tài)會按照正常的周期發(fā)送網(wǎng)絡管理報文，以及所有應用報文正常進行通信，可以說這個狀態(tài)就是真正的喚醒狀態(tài)。

• ReadySleep：從喚醒狀態(tài)進入休眠時，需要進行一些準備工作，比如有一些數(shù)據(jù)要存儲、比如電機控制器檢測到電機還沒停下來等等情況，因此此狀態(tài)就是用來做一些休眠前的準備工作，任何從喚醒到休眠的過程，都需要經(jīng)過此狀態(tài)，也就是說睡眠前有些準備工作是必須要完成的。那么此狀態(tài)下，其實還是能夠進行通信的，只有進入PreSleep狀態(tài)，才會把相應的應用報文收發(fā)關(guān)閉，以及發(fā)送NM報文關(guān)閉。還有一點要聲明的是，一般網(wǎng)絡管理報文幀的接收不會關(guān)閉。（因為進入休眠后需要處于可喚醒狀態(tài)。）

4 實例

4.1 以NM報文喚醒為例，大概說一下喚醒的過程：

1. 在睡眠狀態(tài)，車上網(wǎng)絡狀態(tài)是沒有報文的，一旦車上BCM檢測到要使用網(wǎng)絡時，就會第一時間發(fā)出網(wǎng)絡管理報文出來，這個時候其他ECU就會收到該網(wǎng)絡管理報文，從而喚醒其他ECU。

2. ECU收發(fā)器收到NM報文后，告訴芯片要喚醒了，這個時候就會給控制器供電，然后程序就會初始化，進入BusSleep狀態(tài)（ECU上電默認會進入此狀態(tài)）。

3. 接著進入RepeatMsg模式，這個時候會迅速發(fā)出第一幀NM報文，會快速發(fā)出5幀NM報文（如周期10ms），讓其他節(jié)點知道此 ECU 醒來了，然后會切換到正常周期的NM報文，如50ms，當然這個時候，系統(tǒng)也在初始化，應用報文也會到一定周期能夠正常收發(fā)。

4. 處于RepeatMsg狀態(tài)一定時間后，會切換到NormalOpr模式，這個時候就會正常通信了。這個模式下NM報文是以一定周期發(fā)送的如500ms，告訴所有節(jié)點我在正常通信。其實NM報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休眠的過程：

1. 處于NormalOpr狀態(tài)下，如果ECU不需要網(wǎng)絡了，比如KL15斷開，ECU這個時候就會選擇釋放網(wǎng)絡。

2. 釋放網(wǎng)絡就是從Normal狀態(tài)切換到ReadySleep狀態(tài)，此時會進行一些故障存儲、下電前的裝備工作，完成后。 

3. 等待一定時間就會進入到PreSleep狀態(tài)，這個狀態(tài)將會把應用報文和TX網(wǎng)絡管理報文也關(guān)閉。

4. 等待一定時間就會進入BusSleep狀態(tài)，進入BusSleep后，會讓控制器進入休眠。