CAN网络管理

1、ECU唤醒、休眠、Reset

参考网址：嵌入式开发：如何理解ECU唤醒、休眠、Reset?

（1）ECU唤醒是网络唤醒的前提。

（2）网络休眠是因为节点不想参与通信，停发报文是其最直接的表现。ECU有电，网络也可能休眠。

（3）下电过程中，某些节点需要等网络休眠一段时间再进行ECU的Shutdown时序，这段时间内，ECU带电。

（4）只要有一个唤醒源触发，即可唤醒MCU，但是，如果MCU想下电，则必须检查每一个唤醒源，当所有的唤醒源都不再请求通信时，MCU才能执行下电流程。

（5）工程常见的下电检查：

                所有触发唤醒的硬线状态，即：KL15等硬线是否拉低（Off状态）；

                是否还有诊断请求；

                是否还有网络管理报文；

                是否还有上层用户通信请求等。

         当上述的所有请求都不满足时，程序开始执行MCU的下电流程。

（6）ECU≠节点。一个ECU可以包含多个节点Node。举例来说：一个ECU有3路CAN，2路Flexray，1路Ethernet，应该说该ECU有6个节点。也可以具体说，该ECU有3个CAN节点，2个Flexray节点，1个Ethernet节点。

• 节点唤醒≠网络唤醒。节点唤醒后，才有可能发生网络唤醒。

节点唤醒后，若有网络主动请求 或 网络有被动唤醒请求，才会发生网络唤醒。

（7）VCC：C=circuit表示电路的意思,即接入电路的电压

Vreg：voltageregulator regulator是电压调整，就是稳压器的意思

1.1 ECU唤醒（本质：给MCU供工作电压---SBC使能给MCU供工作电压---SBC使能方式：1、硬线使能SBC  2、收发器监听到特定报文使能SBC）

前提：SBC（System Basic Chip）、CAN Trcv均与Battery常连。

说ECU连KL30电，其实是给该ECU的SBC、收发器（监控电压）连KL30电，而不是MCU直连KL30电。

1、SBC给外围器件输出其所需的工作电压。器件除了正常工作电压以外，还有一些监控电压，eg：CAN Trcv会常连KL30（Battery），用于自身电压和总线扰动的监控。

2、MCU通过监控硬线电平、监控收发器的INH电平状态，知道此次ECU唤醒是由于硬线还是CAN报文。

SBC系统基础芯片（SBC，System Basis Chip）:

一种包含电源、通信、监控诊断、安全监控等特性以及GPIO的独立芯片。

汽车电子硬件设计中，电源、通信，包括一些监控（例如看门狗/复位/定时器），都是通过多个电路来实现的。这不仅增加了电路设计的难度，也不利于在可靠性、系统成本、PCB空间以及电路功耗等方面做出优化提高。使用了SBC之后，由于SBC内部高度集成了一个基本硬件系统模块的基础电路功能模块（电源和通信），因此使得外部电路得以大大的简化。这也就体现了SBC这类器件的强大优势，因此有了广泛的使用。

一、硬线唤醒ECU（唤醒ECU同时唤醒CAN网络）

别称：主动唤醒、本地唤醒

主动唤醒：来自模块内部对网络的请求。主动唤醒节点的网络管理报文必须先于应用报文发送。

    （理解：因为主动唤醒节点必须确保网段上ECU被唤醒了，此时他再发应用报文才有人收）

(1)  唤醒源：

和硬线相关的唤醒方式，如：

• KL15硬线（钥匙开关到ON档）、
• 硬件传感器信号（脚踢门、后备箱打开）

(2)  特点：

• 唤醒ECU同时直接唤醒网络

例子：KL15唤醒ECU

当KL15硬线使能以后，SBC的ENA Pin脚使能V_LDO_Com和V_LDO_uC电压输出，此时，CAN Trcv即可获取通信工作电压，一般是5V（Vcc）。同时，ECU获取3.3V或者5V电压，进而程序开始从复位向量位置运行，此时，ECU被唤醒。

提示：Trcv与KL30常连，监听总线。SBC输出给Trcv 5V通信电压。

有的SBC不仅仅受一个KL15硬线使能，还可能受其他硬线（Other Line）的使能。不管SBC受多少外部硬线作用，一般来说，这些硬线之间是或的关系。

二、 BUS唤醒ECU（唤醒ECU后，ECU判断是否为有效唤醒源，决定是否唤醒网络）

别称：远程唤醒、被动唤醒

被动唤醒：来自总线上其他模块对该模块的网络请求。被动唤醒的节点，发送网络管理报文和应用报文的先后顺序无特别要求。

(1)  唤醒源：

和总线信号相关的唤醒方式，如:

• 收到任何网络管理报文、
• 指定诊断报文、
• 包含KL15信号的应用报文（有些节点没有KL15硬线，而是网管转发包含KL15信号的应用报文唤醒）

若采用AUTOSAR直接网络管理：

ECU必须选择符合 ISO 11898-5 标准的高速 CAN 收发器。若ECU处于低功耗模式，仅在总线上出现符合ISO 11898-5标准定义的唤醒序列，且该 ECU成功接收到该网段定义的唤醒报文时才能够被总线唤醒。这里这条唤醒报文必须是该网段中 ECU 的网络管理报文。

(2)  特点：

• 如果收到远程唤醒源的唤醒请求，Transceiver会使能Vreg给uC供电，进而使得ECU唤醒，ECU唤醒后会进一步判断收到的远程唤醒源是否是有效的网络唤醒源，如果不是则ECU走下电流程，网络没有唤醒；如果是有效网络唤醒源，则唤醒网络。（FAW不会进一步判断是否为有效唤醒源，会直接唤醒网络）

CAN BUS中，收到一帧有效的网络管理报文或者总线出现了符合唤醒CAN Trcv的Wakeup Pattern时，CAN Trcv使能INH Pin脚，一般，Trcv的INH Pin脚与SBC的WAK Pin脚连接，进而使能V_LDO_Com和V_LDO_uC电压输出，此时，CAN Trcv即可获取工作电压，一般是5V（Vcc）。同时，ECU获取3.3V或者5V工作电压，程序开始从复位向量位置运行，此时，ECU被唤醒。

电路设计中，收发器的INH引脚需要与SBC的WAKE Pin连接或者μc的供电电路连接，进而给μc供电，唤醒MCU(此时并未唤醒NM)。MCU会进一步判断收到的远程唤醒源是否是有效的网络唤醒源，如果不是则ECU走下电流程，网络没有唤醒；如果是有效网络唤醒源，则唤醒网络。（FAW不会进一步判断是否为有效唤醒源，会直接唤醒网络）

如果一个节点使用多种或者多个同类型Trcv时，每个Trcv的INH与SBC WAK是并联关系，也就是说，任何一个Trcv的INH均可使能SBC，进而唤醒MCU。

1.2 ECU休眠

        对于不同功能的ECU，唤醒源的个数和方式会有所不同，eg：ECU1只能被总线唤醒（eg：网络管理报文），ECU2即可以被总线唤醒，也可以被KL15硬线唤醒。虽然，不同的ECU，唤醒源和唤醒个数会有所不同，但是，如果ECU想休眠，必须其对应的所有唤醒事件都不存在。

        之前提到过，EcuM的Phase中有SLEEP和OFF两种时序。如果ECU进入SLEEP Phase，ECU仍然被供电，此时，ECU会消耗一定的能量，以便于监控唤醒事件（eg：总线的NM Msg）；如果ECU进入OFF Phase，ECU被完全断电，完全不消耗能量。不管ECU进入SLEEP Phase还是OFF Phase，工程上，我们都习惯称之为"ECU休眠"。在ECU休眠期间，ECU不再执行主要功能，等待被唤醒。

1.3 ECU Reset

       ECU Reset更多的是在说软件程序的运行行为。Reset的类型有很多，这里我们聊聊工程中常说的"ECU Reset"。Reset发生时，不同于ECU休眠，此时，ECU仍然处于供电状态。Reset的动作会使得程序"重头再来"。

        对于Reset，有些是合理的，eg：诊断服务$10 02/82、$11 xx。有些是非预期的，eg：程序跑飞，没在规定时间"喂狗"等。但是，不管预期的Reset，还是非预期的Reset，均是想让程序回到最初状态，再来一遍。

2、汽车网络管理的意义和分类

2.1 网络管理的意义

（1）工作状态协同

          保证同一网段基于KL.30电工作（即钥匙在点火锁的OFF位置时仍然工作）的节点能够协同睡眠和唤醒，以实现各节点在需要通信时可以正常收发报文，在不需要工作的时候可以进入低功耗状态。

        网络管理的目的就是为了汽车上各个ECU节点能够同起同睡。

（2）信息交互协同

        可以根据NM报文状态判定特定ECU的运行状态，从而根据需求定义处理相应信息。

（3）省电

        做了网络管理的ECU，当整车下电到OFF档时，一段时间内没有操作车辆的话，所有这些ECU都会进入低功耗状态，此时每个ECU的电流非常小，几乎会小于2mA，整车静态功耗基本能控制在20mA左右，即使将车辆放置一个月，到时候也能正常启动。

2.2 网络管理的分类

        当汽车上的所有节点都处于休眠状态，这时候节点A被触发了唤醒机制（比如车子被车主踩下踏板------这个栗子也不知道合不合适，反正就是假设节点A是主动起来的）。现在的情况是：节点A主动唤醒了，但车子正常工作不能就一个节点A醒来干活啊，其它几十个节点还全部处于休眠状态，这可咋整？他需要其他节点协同工作。

        直接网络管理：节点醒了之后发NM报文，其他所有节点收到NM报文全都唤醒。（同起同睡）

节点A向外喊一声（发送网络管理报文）不就行了。就像大学宿舍那样，大家要么在睡觉，要么出去玩，而且格外团结，每次有人出去玩都会叫人其他人一起。好了，现在你想出去玩了，你要怎么让在睡觉的他们跟你一起出去？很简单，你只需要大声吼一句：“兄弟们，走了，出去耍”，然后宿舍所有人听到了就起床一起出去玩了（都唤醒了）

        间接网络管理：节点醒了之后发应用报文，其它节点就会上一下子电，然后跑到检测唤醒源代码，检测到不是有效唤醒，最后就会马上又休眠下去。

但是注意，节点A要是向外广播的不是网管报文而是别的报文呢？用上面那个栗子，就会是这样：你叫大家去玩，但是，你不是吼要出去玩，而是吼一句：“兄弟们！看我看我！我是个帅比！”。那么效果就是舍友已迅雷不及掩耳之势把你丢出去，然后马上回去继续睡大觉。所以，要是节点A广播应用报文出去，那么其它节点就会上一下子电，然后跑到检测唤醒源代码，检测到不是有效唤醒，最后就会马上又休眠下去。

例子：Autosar CAN开发05（Autosar的CanNM----网管报文在汽车上的作用、“同起同睡”）_嵌软小白呗的博客-CSDN博客

（1）直接网络管理

        使用专用的网络管理CAN报文做网络状态管理，通过网络上是否有专用的报文及报文的值来做整个网络的协同

（2）间接网络管理

        不设定专用的网络管理CAN报文而是通过ECU节点发送的应用报文的状态做网络协同

3、OSEK直接网络管理

 直接网络管理：节点醒了之后发NM报文，其他所有节点收到NM报文全都唤醒。（同起同睡）

节点A向外喊一声（发送网络管理报文）不就行了。就像大学宿舍那样，大家要么在睡觉，要么出去玩，而且格外团结，每次有人出去玩都会叫人其他人一起。好了，现在你想出去玩了，你要怎么让在睡觉的他们跟你一起出去？很简单，你只需要大声吼一句：“兄弟们，走了，出去耍”，然后宿舍所有人听到了就起床一起出去玩了（都唤醒了）。