OSEK直接网络管理(NM)规范

1、精品文档OSEK直接网络管理 (NM)介绍OSEK直接网络管理 (NM)赋予节点 “消息地址 ”的概念， 即每个网络上的节点有唯一的标识号。NM规范没有定义最大的节点标识号，但建议采用8 位地址（ 0-255 ）。虽然底层物理网络不支持消息地址，但直接NM要求间接实现对消息地址的支持。一个网关节点可连接不同的网络，并且在每一网络中它的消息地址可能是不同的。如图32 所示：图 3 2两个总线网络中的逻辑环结构在图 3 2 中，子网 1 的 3 个节点在逻辑上形成一个环， 称之逻辑环（ LogicalRi ng）。逻辑环通过环消息（ Ring Message）序列实现消息传输。环消息自低地址节点（

2、 ID 号小）向高地址节点（ ID 号大）发送，再由最高节点传回最低节点，形成一个环。逻辑环上的消息交换机制如图 3 3 所示：图 3 3 逻辑环上的消息交换机制直接 NM还要求网络广播的实现， 允许异步广播 Alive 消息和 limpHome消息。Alive消息指定网络上一个新的节点； ImpHome消息指定一个不再能工作的节点。NM通过传输 NM消息来确定网络的内部状态，状态反映了 NM当前运行时的信息。状态是分层级的，总的内部状态如图 3 4 所示：。1欢迎下载精品文档图 3 4 OSEK 网络管理总的内部状态当系统复位时，NM进入 NMOff 状态；调用 StartNM() 使得 N

3、M进入 NMOn状态；调用 StopNM()使得 NM进入 NMShutdown状态。函数 StartNM() 和 StopNM()是 NM 的核心 API。StartNM() 初始化一个 NM逻辑环； StopNM()改变 NM的状态为NMShutdown，执行清除操作，然后进入 NMOff 状态。其中， NMOn状态又有如下子状态（表3.1 ）：表 3.1 NMOn的子状态NMOn存在两组并行子状态： NMInit 、NMAwake、NMBusSleep和 NMActive、NMPassive。 NMOn的并行子状态如图3 5 所示：图 3 5 NMOn的并行子状态当 NM进入 NMOn状

4、态时，NMInit 和 NMActive 是其缺省的初始化状态。 NMInit是 NM组件内部的瞬时初始化状态。完成初始化任务后，即转入NMAwake状态并。2欢迎下载精品文档保持，直到转到总线睡眠的条件被满足才转入 NMBusSleep状态。当系统处于NMBusSleep状态时，一旦接收到 NM消息，即转入 NMInit 状态。在并行状态图中，当系统处于 NMActive 状态时， NM通信正常运行；当 SilentNM() 被调用时，本地节点进入 NMPassive状态，并停止参与逻辑环组成。为了返回 NMActive 状态，只需调用 TalkNM() 函数。系统执行完 NMInit 状态

5、所要求的动作后，即转入 NMActive 状态。 NMAwake 状态有如下子状态（表 3.2 ）：表 3.2 NMAwake的子状态NMAwake的状态图如图 3 6 所示：图 3 6 NMAwake的状态图NMReset子状态是进入 NMAwake状态后的缺省状态， NM在此时重置 NM的通信链路、有关的计数器、参数等。初始化完成， NM将检查 NM消息是否正确的收发，然后转入 NMNormal状态并保持。一旦致命错误发生将切换到 NMLimpHome状态。当系统处在 NMLimpHome状态时，系统将会传输一个周期性的 LimpHome消息。 NM继续监听网络，以便确定消息传输是否已被恢

6、复从而切换回 NMNormal状态。汽车网络上的节点是多种多样的，可能在不同时刻运行、 开关或激活， 也有可能因节点或网络的故障而失效，因此网络的配置是变化的。 NM维护当前网络的配置，并可以按要求为应用程序提供这些信息。NM识别两种配置：实际（ Actual ）配置和故障（ LimpHome）配置，实际配置指示可访问的节点，而故障配置指示那些因故障退出逻辑环组成的节点。3欢迎下载精品文档NM并不管理应用程序的模式（ APPMODE），但是 NM管理两个主要的操作模式，对应于内部状态的 NMAwake（ NMActive）和 NMBusSleep。节点在 NMAwake 操作模式下，参与逻辑环

7、组成并监视网络上所有同处于 NMAwake模式的节点：如果一个节点进入 NMBusSleep操作模式，就不再参与逻辑环上的 NM通信。NM消息包含 NM协议数据单元（ NMPDU）。NMPDU在通信网络上传输，其结构如图37 所示：图 3 7 NMPDU的结构地址域包含源消息地址和目的节点地址。控制域包含关于消息类型的信息，上述部分是必选部分，而数据域则是可选部分，它包含特定应用程序的数据。为了易于标识 NM消息和其它消息， NM采用基地址（ ID_Base）和窗口（ Window_Mask）机制，类似于 IP 中的网络号与子网掩码。如果一条消息的 ID 满足：ID & WINDOW_

8、MASK = = ID_BASE则认为该消息是 NM消息。假设有一个子网，网络配置中有 4 个节点， ID 为 1-4 ，如果采用 8 位消息地址和 11 位掩码，设定 ID_BASE为 0x700 及 WINDOW_MASK 为 0x7F8，那么来自集合 0x701,0x 702,0x 703,0x 704 的任一条消息就是 NM 消息。报警器的设计：直接 NM定义了 5 个报警器，并通过其控制逻辑环上消息的收发，进而监控网络配置和节点状态。 比如节点从收到一个Ring 消息到重传该 Ring 消息的间隔时间 Ttyp 就是报警器 Ttyp 控制的。详细定义如表3.3 所示：表 3.3 NM

9、 所用报警器的定义逻辑环运行：。4欢迎下载精品文档调用 StartNM() 启动直接 NM时， NM执行一系列初始化操作，然后广播第一个 NM消息 Alive 消息。 Alive 消息通知网络上的其它节点（如果有的话），当前节点加入逻辑环，并启动 Ttyp 报警器。当一个活动节点接收到一个 Alive 消息时，它将执行以下步骤：1. 将发送节点作为在线节点添加到网络配置中；2. 本地节点确定新节点是否为环中的逻辑后继节点。任何时候，如果数据链路层通知 NM消息失败，则启动 Ttx 报警器，并增加计数器的值。如果计数器超过一个设定的阀值， NM将进入 LimpHome状态。否则，当 Ttx 到时

10、 NM重传消息。逻辑环与 802.5 令牌环类似，在网络中只有一个节点控制 Ring 消息。当节点接收到 Ring 消息并且 Ttyp 定时器到时，发送该消息。 NM启动时在 Alive 消息传输之后，网络处于瞬时状态， 在该状态下总线上可能存在 Alive 消息和 Ring 消息，以及不同的情况：1. 如果接收到 Alive 消息，如前所述节点更新配置和后继节点；2. 如果在 Tmax到时之前，节点接收到一个 Ring 消息，则取消定时器， 并处理 Ring 消息；3. 当 Ttyp 到时，本地节点发送 Ring 消息；4. 如果在本地节点发送 Ring 消息到数据链路层和消息发送确认返回之

11、间接收到一个 Ring 消息，节点将忽略该消息以确保 Ring 消息的唯一性。当接收到一个 Ring 消息时，本地节点检查 NMPDU的目的地址，根据该域的有效值，采取如下操作：如果 Ring 消息的目的地址不是本地节点， 取消 Ttyp 报警器，然后重启 Tmax 报警器。 NM检查源地址、目的地址操作码，据此更新网络配置和切换状态；如果 Ring 消息的目的地址是本地节点，取消 Tmax报警器，然后重起 Ttyp 报警器。如果源节点在配置信息中标识为离线，则更新为在线。当逻辑环中没有 Alive 消息传输，并且唯一的 Ring 消息沿逻辑环传递一周后，网络状态从瞬时状态切换到稳定状态。 当网络处于瞬时状态时， 数据中的数据无效。NM提供了检测离线节点的机制，如果 Tmax到时则 NM将进入 NMReset状态试图重建逻辑环从而返回 NMNormal状态，这样离线节点将被排除在新的逻辑环组成之外； NM还提供了检测节点被跳过的机制，如果一个节点被挑过，它立即发送一个 Ali