OSEK直接網(wǎng)絡(luò)管理(NM)規(guī)范

1、精品文檔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)點有唯一的標識號。NM規(guī)范沒有定義最大的節(jié)點標識號，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)（ LogicalRi 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（

2、 ID 號?。┫蚋叩刂饭?jié)點（ ID 號大）發(fā)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 3 3 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； ImpHome消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：。1歡迎下載精品文檔圖 3 4 OSEK 網(wǎng)絡(luò)管理總的內(nèi)部狀態(tài)當系統(tǒng)復(fù)位時，NM進入 NMOff 狀態(tài)；調(diào)用 StartNM() 使得 N

3、M進入 NMOn狀態(tài)；調(diào)用 StopNM()使得 NM進入 NMShutdown狀態(tài)。函數(shù) StartNM() 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NMShutdown，執(zhí)行清除操作，然后進入 NMOff 狀態(tài)。其中， NMOn狀態(tài)又有如下子狀態(tài)（表3.1 ）：表 3.1 NMOn的子狀態(tài)NMOn存在兩組并行子狀態(tài)： NMInit 、NMAwake、NMBusSleep和 NMActive、NMPassive。 NMOn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 NM進入 NMOn狀

4、態(tài)時，NMInit 和 NMActive 是其缺省的初始化狀態(tài)。 NMInit是 NM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狀態(tài)并。2歡迎下載精品文檔保持，直到轉(zhuǎn)到總線睡眠的條件被滿足才轉(zhuǎn)入 NMBusSleep狀態(tài)。當系統(tǒng)處于NMBusSleep狀態(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，當系統(tǒng)處于 NMActive 狀態(tài)時， NM通信正常運行；當 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)

5、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)NMAwake的狀態(tài)圖如圖 3 6 所示：圖 3 6 NMAwake的狀態(tài)圖NMReset子狀態(tài)是進入 NMAwake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 NMNormal狀態(tài)并保持。一旦致命錯誤發(fā)生將切換到 NMLimpHome狀態(tài)。當系統(tǒng)處在 NMLimpHome狀態(tài)時，系統(tǒng)將會傳輸一個周期性的 LimpHome消息。 NM繼續(xù)監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)，以便確定消息傳輸是否已被恢

6、復(fù)從而切換回 NMNormal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)的故障而失效，因此網(wǎng)絡(luò)的配置是變化的。 NM維護當前網(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。3歡迎下載精品文檔NM并不管理應(yīng)用程序的模式（ APPMODE），但是 NM管理兩個主要的操作模式，對應(yīng)于內(nèi)部狀態(tài)的 NMAwake（ NMActive）和 NMBusSleep。節(jié)點在 NMAwake 操作模式下，參與邏輯環(huán)

7、組成并監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)上所有同處于 NMAwake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（ NMPDU）。NMPDU在通信網(wǎng)絡(luò)上傳輸，其結(jié)構(gòu)如圖37 所示：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。控制域包含關(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_

8、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 0x700 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

9、 所用報警器的定義邏輯環(huán)運行：。4歡迎下載精品文檔調(diào)用 StartNM() 啟動直接 NM時， NM執(zhí)行一系列初始化操作，然后廣播第一個 NM消息 Alive 消息。 Alive 消息通知網(wǎng)絡(luò)上的其它節(jié)點（如果有的話），當前節(jié)點加入邏輯環(huán)，并啟動 Ttyp 報警器。當一個活動節(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 LimpHome狀態(tài)。否則，當 Ttx 到時

10、 NM重傳消息。邏輯環(huán)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)處于瞬時狀態(tài)， 在該狀態(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 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

11、間接收到一個 Ring 消息，節(jié)點將忽略該消息以確保 Ring 消息的唯一性。當接收到一個 Ring 消息時，本地節(jié)點檢查 NMPDU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檢查源地址、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)點在配置信息中標識為離線，則更新為在線。當邏輯環(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 NMReset狀態(tài)試圖重建邏輯環(huán)從而返回 NMNormal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，如果一個節(jié)點被挑過，它立即發(fā)送一個 Ali