GBT 41588.4-2022 道路车辆 控制器局域网（CAN） 第4部分：时间触发通信

(ISO11898-4:200国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会I Ⅲ 1 1 14缩略语 6 6 65.2协议的一般原理 7 96定时和同步特征 6.1等级1和等级2 6.2本地时间的产生 6.3周期时间参数 6.4等级2中的同步 6.5等级2中的全局时间(本地时间+本地偏移) 6.6外部时间同步 7发送和接收 7.2报文发送 7.3报文接收 7.4参照报文的发送 8时间主节点的初始化和容错 8.2初始化程序 8.3当前时间主节点故障 9故障处理 9.2报文状态计数 9.3中断状态矢量 9.4主节点状态 22 24 26 Ⅲ本文件是GB/T41588《道路车辆控制器局域网(CAN)》的第4部分。GB/T41588已经发布了V OSI参考分层1GB/T41588.4—2022/ISO道路车辆控制器局域网(CAN)第4部分：时间触发通信1范围本文件适用于道路车辆中搭载CAN总线的电子控制单元(ECU)之间建立时间触发的数字信息交2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文ISO11898-1道路车辆控制器局域网(CAN)第1部分：数据链路层和物理信令[Roadvehi-ISO11898-2道路车辆控制器局域网(CAN)第2部分：高速媒介访问单元[Roadvehicles—Controllerareanetwork(CAN)—Part2:High-speedmediumaccessunit]ISO11898-3道路车辆控制器局域网(CAN)第3部分：低速容错、媒介相关接口[Roadcles—Controllerareanetwork(CAN)—Part3:Low-speedfault-toleraface]3术语和定义2时间主节点引起的外部时钟修正导致参照报文发送了一个全局时间中断。分配给发送特定周期报文的不参与总线竞争3时间触发CAN的执行级别与本文件一致的实施水平。4提供LLC帧以及控制和状态信息存储的缓冲器。报文状态计数messagestatuscount;MSC系统矩阵systemmatrix5一个帧同步实体中的标志，此标志规定了预期或者计划特定行为的一个周期时间(在NTU中)中网络时间单元的长度和用于时钟同步的帧同步实体中规定的基本时间单元(例如，本地振荡器周发送使能Tx_Enable输列中的重复率(重复因数)以及发送触发器有效的参6周期计数是从0开始计数。本地时间在等级1中的宽度是16位，在等级2中其宽度至少是19位。在等级2中提供网络时间7——在等级2中，NTU是物理秒的小数部分。节点全局时间是节点的本地时间与其本地偏移之和的整数部分。小数部分节点的全局时间是全局时间在本地网络时间单元中的本地映射。节点全局时间时间单元比率(只有等级2)用于时钟同步。监察触发器参数值取决于时间触发CAN的运行方式(事件同步或时间触发)。在一个时间触发系统中，网络中所有节点的所有报文组成系统矩阵的一部分。系统矩阵规定了报文和其发送所属的时间窗口之间的相互关系。在时间触发CAN中，系统矩阵由基本周期(矩阵的行)和发送列(矩阵的列)组成。在系统矩阵中基础周期的数目是2的整数幂，最小值是1。每个基本周期本周期的数量。计数将从零开始，达到周期计数最大值时结束。周期计数的一部分被时间主节点发送。尤其，周期计数值将因时间主节点的每个基同步实体接收一个有效的参照报文后将使用此参照报文中的周期计数。在一个矩阵周期中基本周期的数目(周期计数最大值+1)是2的整数幂。8019基本周期下个间隔设置基本周期外部间隔请求参考报文参考报文参考报文时间间隔报文C等级1,数据长度代码至少是1;对于等级2,数据长度代码至少是4;否则点在传输参照报文时根据优先权使用不同的特定CAN标识符。每个作为参照报文标识符的特定等级1的参照报文至少由一个数据字节构成。首字节包含下个间隔位和周号7)首先被发送。一个时间触发CAN的帧同步实体可以把周期计数的值分配至63(6个位),但在实际的时间触发CAN中不必要使用。76543210下个间隔预留数5数3数1图5等级1参照报文格式对于等级2的参照报文将包含至少4个数据字节(见图6)。首字节包含下个间隔位和周期计数。每个字节的最高有效位(位号7)首先被发送。第二个字节将包含中断位(见6.6)和网络时间单元分辨率(NTU_Res),这是主节点参照标志的小数部分。在等级2中，网络时间单元分辨率至少支持3个位，备用的帧同步实体可以支持额外至多7个位。不支持位作为逻辑0被发送。76543210下个间隔预留数176543210网络时间单网络时间网络时间单网络时间单网络时间单网络时间单元带宽1网络时间单中断位76543210标志176543210标志11图6等级2参照报文帧格式6.1等级1和等级2在时间触发CAN中有两个可能的等级：等级1和等级2。等级1只提供使用周期时间的时间触发GB/T41588.4—2022/ISO11898-4操作。等级2则在此基础上额外增加了同步质量，提供了全局时间和外部时钟同步。在两个等级中，所有的定时特征都是基于本地时基(等于本地时间)。原则上，网络中的所有帧同步实体使用网络时间单元计算其本地时间。节点的网络时间单元因本地振荡器(系统时钟)的不同与整个网络的网络时间单元存在少量的差异。在等级2中，同步程序应确保不同帧同步实体中的本地网络时间单元非常接近(见6.4)。在等级1中，网络时间单元是CAN标称位时间；在等级2中，网络时间单元是物理时间参数“s”的小数部分。如果等级2的网络时间单元等于等级1的网络时间单元(CAN标称位时间),则在一个时间触发的CAN总线网络中，等级1和等级2的帧同步实体就可以混用。然而，在这样的混合网络中，所有备用的时间主节点应是等级2的特性。6.2本地时间的产生在每个帧同步实体中，本地时间通过一个周期增加的计数器实现。在等级1中，计数器算上网络时间单元(在等级1中为标称位时间)之后是16个位。在等级2中，计数器中要包含至少19个位，除了16个最高有效位之外的剩余位，为网络时间单元的小数部分。换言之，如果网络时间单元分辨率覆盖了n个位，那么计数器以网络时间单元/2”为单位计数。因此，在等级1中每一个(本地等量)网络时间单元使计数器增加一次，而等级2中每一个(本地等量)网络时间单元使计数器增加2”次。除了计数器增加之外，本地时间只会被硬件复位影响。在硬件方面，每个帧同步实体可以访问提供本地时钟计时单元的振荡器。在等级2中，一个网络时间单元的实现将以时间单元比率为基准。时间单元比率是一个特定帧同步实体相关的数(通常非整数),它是网络时间单元的长度和特定帧同步实体的基本时间单元之间的比率。特定帧同步实体的基本时间单元可以指的是振荡器周期的长度。一个本地网络时间单元的生成应以当前有效的时间单元比率的本地值为基准：实际时间单元比率。在帧同步实体中，实际时间单位比率的精度影响任意两个本地网络时间单元的最大差值。时间单元比率的值将决定一个(本地)网络时间单元的长度进而影响本地时间计数器的速率。时间单元比率的实现及数据格式由帧同步实体规定。图7展示了生成节点网络时间单元的原理。6.5等级2中的全局时间(本地时间+本地偏移)一个时间触发的CAN总线网络的全局时间在时间主节点里是16个最高有效位(本地时间+本地偏移)。在每个帧同步实体中，本地时间+本地偏移的16个最高有效位将得到一个全局时间的近似值。这个近似值不会产生连续的值(也就是两个连续值最多相差1),它将提供一个16个最高有效位的无变化值(本地时间+本地偏移),这个连续的无变化值应用于全局时间。全局时间的单位是网络时间单元。等是十分必要的。如果由于外部时钟同步导致出现中断(在参照报文中设置的中时间触发CAN的时间主节点能够使用外部时间基础来提供一个网络的全局时间。外部时基的同——调频可以通过使用外部时间周期作为网络时间单元的基础，这会使时间单元比率的值能够适应外部时间周期的长度。当前主节点将在调节时间单元比率中写入新的时间单元比率值并设置外部时钟同步命令。在下一个基本周期开始时，帧同步实体使用新的调整时间单元比率作调相可以通过连续的频率调节或在全局时间中插入中断实现。对于照报文的一部分，表明了全局时间的中断行为被期望。此应用将把网络中期望全局时间和当前全局时间的差值写入预设全局时间里并置位设置时间命令。在下一个基本周期开始时，这个值将被加入时间主节点的本地偏移中，进而加入全局时间中。参照报文中的中断位能够被在一个时间触发系统中，网络中所有节点的所有报文都是构成系统矩阵的要素。系统矩阵中规定了报文和其被发送的时间窗口之间的相关性。在时间触发CAN里，系统矩阵由基本周期(矩阵的行)和发送列(矩阵的列)构成。每个基本周期由一个规定的特殊报文开始，即参照报文(见图2)。在系统矩阵中所有基本周期的周期将是矩阵周期。在基本周期中的时间窗口的序列，应d)在相同发送列的重复系数位置被下一次激活。重复系数应是2的幂次方，大于周期偏移但是小于周期计数最大值+1。此外，发送触发器将包含关于是否引用一个仲裁或一个专用窗口的信息。如果引用一个仲裁窗口，是否与后面窗口合并的信息基本周期的第五个时间窗口(专用时间窗口)中发送。对于这个例子，周期偏移的配置是0,重复系数是2。参考报文报文A报文C仲裁空闲报文D报文C参考报文报文A报文R报文M报文R报文M报文C基本周期2周期3时间标志1时间标志3时间标志4时间标志6参考标志发送触发器指定了报文时间窗口的开始。为了遵守线下定义的调度表(矩阵周期)的定时限制，开始发送一个报文的事件将受限于一个报文时间窗口的开始。发送使能是一个周期情况的发送参照触发器的时间标志应与网络中所有的潜在时间主节发送参照触发器的消息对象应保存参照报文标示符和数据长度代码触发CAN协议机制提供(见5.3)。参照报文标示符的最后3位规定了帧同步实体的时间主节点优参照触发器偏移通过修改发送参照触发器的时间标志来实现时间主节点的初始化和容错。发送参照触发器的时间标志与参照触发器偏移的和决定参照报文发送的主节点状态和初始化状态决定。当前主节点正常运转情况下，参照触发器偏移用时间主节点，参照触发器偏移等于初始化参照偏移量。这里初始化参照偏其应重新设置参照触发器偏移的值等于0(如果参照触发器偏移的值是正的),并且参照触发器偏移每经过一个基本周期都减1,直到发出或接收到的参照报文有更高的优先权，间器偏移的值在一127～+127之间，见第8章。序将开始运作并告知应用层(见第8章)。在初始化过程中，监察触发器应关闭直到完全发送或接收一备用时间主节点才可能会使用发送参照触发器。每当一个发送参照触发器(由参照触发器偏移修改)准8.2初始化程序的备用时间主节点的参照报文优先权，可能只是3个最低有效位有所不同(标示符剩下的最高有效位都在硬件复位后，本地时间，全局时间和周期时间都将归零。本地时间将在TUR配置完成后启动。周期时间将归零。全局时间将会被认为是无效的，直到完成时间触发总线网应使用具有最低时间标志的发送参照触发器。只有作为时间接收器的帧同步实体，应在通知应用程序报文。初始化监察触发器的值应是2¹⁶-1,它是周期时间的最大值。在满足初始化监察触发器的时间参照触发器偏移修改发送参照触发器的时间标志。发送参照触发器的时间标志与参照触发器偏移的和确定了发送开始的标志。参照触发器偏移的值取决于主节点状态和初始化状态。在当前主节点工作期间，参照触发器偏移为0,对于另一个备用的时间主节点的参照触发器偏移等于初始化参照偏移偏移等于初始化参照偏移量开始，用于事件同步通信的发送参照触发器把主节点状态作为时间主节点如果一个备用的主节点有比当前主节点较高的时间主节点优先权，同时它的参照触发器偏移是正任何时候一个备用的时间主节点接收一个高于它自身优先级的参照报文，它过成功发送一个参照报文),那么它的参照触发器当所有的帧同步实体开始总线活动时，具有最高优先级的帧同步实体应是网络中当前的时间主下面的错误检测机制(严重度S1至S3),应包括在内(初始化过程中处理缺失参照报文，见第8 门狗。时间触发CAN一旦被设置成操作模式(时间触发或事件同步发生),程序看门狗就 a)So——无错误。供如下所述的错误检测机制。它也提供附加的错误检测机制。帧同步实体至少为应用程序提供一个中断线。在中断状态矢量中的每个中断源，都能由中断使能分别激活。中断状态矢量的更新与中断使能报文状态计数之间的差值大于2;或是专用的接收报文对象的报文状态计数的值达到7。9.3.3发送下溢(S1)当传输的报文对象的MSC达到7时，调度错误应置位。发送计数等于或大于预期发送触发器的值同时引起发送触发9.3.6应用程序监控(S3)程序看门狗没起作用。通过设置应用程序的Host_Alive_Sign,重置看门狗。时间触发位的向量。其他组成部分，同步模式和主从模式也都是两个位的向量，在9.4.2和9.4.