【AUTOSAR】VCU开发实际项目讲解(二十二)----VCU 网关功能和网络管理

    1. 网关功能
      1. 功能概述

网关为实现不同网络的CAN消息间的交互;

网关路由的方式分为两种:

a:报文路由:将完整报文从源网段路由到目标网段;

b:信号路由:将源网段报文中的信号重新组合之后路由到目标网段。

      1. 功能框图

CAN网络拓扑结构如下图所示:

      1. 信号列表

VCM需要路由的CAN消息信息如下表:

message name
报文名称

ID
标识符

routing type
路由方式

source segment
源网段

source cycle
源周期

target segment
目标网段

target cycle
目标周期

ABS1

0x200

直接报文路由

EV+PT CAN

 -

Body CAN

 -

ABS2

0x208

直接报文路由

EV+PT CAN

 -

Body CAN

 -

ESP1

0x153

直接报文路由

EV+PT CAN

 -

Body CAN

 -

APB1

0X163

直接报文路由

EV+PT CAN

 -

Body CAN

 -

BMS1

0x360

直接报文路由

EV+PT CAN

 -

Body CAN

 -

BMS2

0x361

直接报文路由

EV+PT CAN

 -

Body CAN

 -

BMS5

0x364

直接报文路由

EV+PT CAN

 -

Body CAN

 -

BMS7

0x26E

直接报文路由

EV+PT CAN

 -

Body CAN

 -

DCDC1

0x148

直接报文路由

EV+PT CAN

 -

Body CAN

 -

EPS2

0x365

直接报文路由

EV+PT CAN

 -

Body CAN

 -

MCU1

0x140

直接报文路由

EV+PT CAN

 -

Body CAN

 -

MCU3

0x240

直接报文路由

EV+PT CAN

 -

Body CAN

 -

MCU4

0x241

直接报文路由

EV+PT CAN

 -

Body CAN

 -

OBC1

0x268

直接报文路由

EV+PT CAN

-

Body CAN

-

SRS1

0x31C

直接报文路由

EV+PT CAN

 -

Body CAN

-

SAS1

0x300

直接报文路由

EV+PT CAN

 -

Body CAN

-

BCM1

0x180

直接报文路由

Body CAN

 -

EV+PT CAN

 -

IC1

0x149

直接报文路由

Body CAN

 -

EV+PT CAN

 -

AC1

0X190

直接报文路由

Body CAN

 -

EV+PT CAN

 -

 PEPS1

0x170

直接报文路由

Body CAN

 -

EV+PT CAN

 -

      1. 详细功能说明

路由机制

VCM需要路由的报文均属于直接报文路由类型,则只要接收到源网段相应ID的CAN消息则直接转发到目标网段,路由过程中CAN消息的格式均不变(ID,DLC,信号值,信号位置),路由过程中必须确保在CAN网络正常时延时不能超过5ms,若源网段CAN消息为周期型,则必须确保路由到目标网段消息的周期偏差小于20%;

VCM路由过程中,使用中断方式接收需要被路由的CAN消息,在中断处理中执行CAN消息的转发,即:FIFO方式;

路由异常处理

VCM对路由表中的CAN消息接收超时处理策略请参考网络管理功能;

当VCM的发送端发生错误,进入busoff时,必须执行busoff恢复策略,节点上所有控制器一端发生错误必须不能影响另一端的通信;其中busoff处理处理策略为:

若检测到busoff,则进入快速恢复过程;连续执行5次快速恢复后,若仍然存在busoff故障,则进入慢速恢复过程,直到busoff故障消失或VCM节点关闭为止:

  1. 快速恢复过程:重新初始化CAN芯片,50ms内暂停CAN发送,然后恢复CAN的收发;
  2. 慢速恢复过程:重新初始化CAN芯片,200ms内暂停CAN发送,然后恢复CAN的收发;

路由数量

VCM网关最大转发报文量 = 64 – Max(EV+PT-CAN非网关收发报文, B-CAN非网关收发报文)。即,一路CAN上VCM处理总报文数(收和发)不超过64个。

    1. 网络管理功能
      1. 功能概述

VCM网络管理包含两种类型:直接式网络管理、间接式网络管理。

间接式网络管理以周期消息监控的方式,进行VCM与其他节点通信丢失的诊断。

      1. 功能框图

整车CAN网络拓扑结构如下图所示:

VCM通过间接式网络管理对节点丢失进行诊断的节点有:

MCU,BMS,SRS,ABS,ESP,IC,EAC,BCM,PEPS。

与VCM组建直接式OSEK网络管理的节点有:

EV+PT-CAN: DCDC,OBC。

Body-CAN: AC, BCM, IC, PEPS、ICE、T-BOX

      1. 信号列表

EV +PT CAN参与直接式OSEK网络管理节点使用的CAN信号如下表所示:

信号描述

CAN ID

bit

类型

备注

OBC_NMDestinationAddress

0x612

Rx

OBC_NMSleepAck

Rx

OBC_NMSleepIndication

Rx

OBC_NMLimphome

Rx

OBC_NMRing

Rx

OBC_NMAlive

Rx

OBC_DataField

Rx

DCDC_NMDestinationAddress

0x614

Rx

DCDC_NMSleepAck

Rx

DCDC_NMSleepIndication

Rx

DCDC_NMLimphome

Rx

DCDC_NMRing

Rx

DCDC_NMAlive

Rx

DCDC_DataField

Rx

VCM_NMDestinationAddress

0x610

Tx

VCM_NMSleepAck

Tx

VCM_NMSleepIndication

Tx

VCM_NMLimphome

Tx

VCM_NMRing

Tx

VCM_NMAlive

Tx

VCM_DataField

Tx

Body CAN参与直接式OSEK网络管理节点使用的CAN信号如下表所示:

信号描述

CAN ID

bit

类型

备注

AC_NMDestinationAddress

0x616

Rx

AC _NMSleepAck

Rx

AC _NMSleepIndication

Rx

AC _NMLimphome

Rx

AC _NMRing

Rx

AC _NMAlive

Rx

AC _DataField

Rx

BCM_NMDestinationAddress

0x618

Rx

BCM _NMSleepAck

Rx

BCM _NMSleepIndication

Rx

BCM _NMLimphome

Rx

BCM _NMRing

Rx

BCM _NMAlive

Rx

BCM _DataField

Rx

VCM2_NMDestinationAddress

0x620

Tx

VCM2_NMSleepAck

Tx

VCM2_NMSleepIndication

Tx

VCM2_NMLimphome

Tx

VCM2_NMRing

Tx

VCM2_NMAlive

Tx

VCM2_DataField

Tx

IC_NMDestinationAddress

0x640

Rx

IC _NMSleepAck

Rx

IC _NMSleepIndication

Rx

IC _NMLimphome

Rx

IC _NMRing

Rx

IC_NMAlive

Rx

IC _DataField

Rx

PEPS_NMDestinationAddress

0x680

Tx

PEPS _NMSleepAck

Tx

PEPS _NMSleepIndication

Tx

PEPS _NMLimphome

Tx

PEPS _NMRing

Tx

PEPS _NMAlive

Tx

PEPS _DataField

Tx

TBOX_NMDestinationAddress

0x660

TBOX_NMSleepAck

TBOX_NMSleepIndication

TBOX_NMLimphome

TBOX_NMRing

TBOX_NMAlive

TBOX_DataField

VCM通过间接式网络管理监控的节点CAN消息如下表所示:

节点

消息名称

CAN ID

周期(ms)

备注

MCU

MCU4

0x241

10

BMS

BMS1

0x360

100

SRS

SRS1

0x31C

500

ESP

ESP4

0x209

10

IC

IC1

0x149

10

TBD

AC

AC1

0x190

100

TBD

BCM

BCM1

0x180

100

TBD

PEPS

PEPS1

0x170

100

TBD

DCDC

DCDC1

0x148

100

TBD

OBC

OBC1

0x268

100

TBD

      1. 系统功能详述

直接式网络管理按照柳汽标准:《东风柳州汽车有限公司乘用车车载通讯平台CAN网络管理规范V1.0》执行。

间接式网络管理以消息环的方式进行网络的唤醒、休眠和节点监控。

说明:

计数值在 0 ~ Threshold范围内变化。计数减时,只能减到0;计数加时,只能加到Threshold。

消息接收超时的判断条件为被监测CAN消息的1个收发周期 + 2个VCM调度周期,VCM是否接收到对应的CAN消息;

计数值大于0且小于Threshold时,对于被监测CAN消息中的信号,VCM使用最近一次正常接收的值,当达到Threshold时,VCM使用信号的默认值;

上电后节点状态默认为诊断结果不可信。当执行足够多的次数后将确认当前驾驶循环的诊断结果(在线Present或丢失Absent)。

节点通信丢失诊断在以下条件下不起作用:

当前条件下节点不工作或处于休眠状态时,例如MCU在IGN处于非Ready状态时,不对MCU作节点丢失诊断。

当前低压供电电池电压不在指定工作电压范围(9 ~ 16V以外)时,不监控

当总线发生故障(CAN Bus-off)时,不监控

当通过诊断设置,对相应的DTC Setting设置为OFF时,不监控

对于直接式网络管理,为了提高节点故障识别的实时性而增加间接式监控的节点,在VCM未处于NMNormal状态时,不监控

节点丢失诊断参数配置如下表所示:

Threshold

DeltaInc

DeltaDec

50

5

3

以上参数为默认参数配置,可能会测试或标定时作适配。