摘要:本文基于南京依维柯PD2014车型对OSEK网络管理的实现机制进行深入阐述,并举例介绍OSEK网络管理测试的方法。
1 OSEK网络管理概述
OSEK(德文:Offene Systeme and deren Schnittstellen fur die Elektronik im Kraftfahr-zeug)体系是1993年德国汽车工业界提出的,其含义是汽车电子开放式系统及其接口。这个体系的最早倡导者有:宝马、博世、戴姆勒克莱斯勒、欧宝、西门子、大众和卡尔鲁斯厄大学的工业信息技术研究所。法国的汽车制造商标致和雷诺于1994年加入了OSEK体系,并将法国汽车工业使用的汽车分布式运行系统(Vehicle Distributed Ex-ecutivr,VDX )也纳入这一体系。
在1995年召开的研讨会上,众多汽车厂商对OSEK和VDX的认识达成了共识,产生了OSEK/VDX规范,OSEK网络管理(OSEK Net Management、OSEK NM)只是OSEK/VDX规范中的一部分,以下是基于南京依维柯车型对OSEK管理进行阐述。
2 南京依维柯PD2014车型的OSEK网络管理实现机制
PD2014 CAN网络管理有两种实现机制,即直接网络管理和间接网络管理,节点清单见表1,网络拓扑图如图1所示。其中ECU根据其电源情况可分为两种类型,包括点火钥匙控制型(+15电节点)和常电型(+30电节点)。
+15节点是指在点火钥匙处于非OFF档时ECU获得电源,OFF档时ECU失去电源。+15节点的网络管理采用间接网络管理策略。
+30节点是指ECU电源不受点火钥匙控制,点火钥匙处于OFF档时进入睡眠状态。+30节点网络管理采用直接网络管理策略。
2.1间接网络管理
+15节点采用间接网络管理策略,在PD2014车型上采用间接网络管理的节点为:EDC,TCU,1MMO,行驶记录仪,安全气囊模块,ESP。
2.1.1网络启动
在网络管理中+15节点具有3种状态:网络非激活状态(Network inactive)、网络启动状态(Networkstartup)、网络激活状态(Network active)。3种状态之间的转换见图2。
网络非激活状态向网络激活状态的转换由IGN OFF到IGN ON的改变引起的。一旦进入网络启动状态,节点须开启从CAN总线上接收报文的功能;一旦进入网络激活状态,节点须立刻开始传输指定的周期性应用报文。
2.1.2网络非激活状态
网络激活状态向网络非激活状态的转换由IGNON到IGN OFF的改变引起。在网络非激活状态下,节点不允许传输应用报文。网络激活状态到网络非激活状态的转换时间(tShutdownIGN)见表2。
2.2直接网络管理
直接网络管理是一种自组织形式的网络管理,网络节点中没有主从之分,每个节点都被网络中其他节点监控,同时该节点也监控网络中的其他节点,在PD2014车型上采用直接网络管理的节点为:仪表和BCM。
2.2.1逻辑环
在直接网络管理中,网段中节点通过节点地址的先后顺序依次发送网络管理报文,这种发送顺序在逻辑上形成一种结构,称之为逻辑环。逻辑环中每一个节点都具备一个前任者和后继者。每个节点的前任者和后继者是通过节点地址的数值确定的。逻辑环中,节点地址大小的关系是:前任节点<本地节点<后继节点。每个节点接收到的来自前任者指向自己的环报文,之后向自己的后继者发送出自己的环报文。地址最大的节点的后继者是地址最小的节点。这样,有规律地向各自的逻辑后继者发送同步环报文,以此来监控已建立的环,实现了直接网络管理功能,如图3所示。PD2014车型的逻辑环如图4所示,仪表的地址为0x17,BCM的地址为0x21,仪表是BCM的前任者,BCM是仪表的后继者。
2.2.2网络管理报文类型
1) Ring报文在稳定的逻辑环形成后,环中的每个节点在接收到其前任的Ring报文后,向后继者发送自己的Ring报文。
2) Alive报文网络中的节点初始化完成后,发送Alive报文,用于表明有新的节点加入到网络的逻辑环中。
3) LimpHome报文当接收/发送错误计数器超过其阂值或总线出现严重错误时,节点进入NM-LimpHome状态,并周期发送LimpHome报文。
2.2.3网络管理报文格式
节点的网络管理报文将和PGN、数据长度一起发送。网络管理报文的类型都可以通过标志位来识别,此标志位是网络管理CAN数据帧数据场的一部分。表3定义了网络管理报文的基本参数。表4定义了网络管理CAN数据帧的数据场的格式。
以PD2014车型仪表为例,其网络管理报文格式见表5。