从ECU和CPU视角理解AutoSar网络管理

1  KL15和KL30节点概念解释

点火开关位置：OFF,ACC,ON,START四种状态



KL30节点：控制器由蓄电池常供电，在点火开关OFF时仍然能运行软件和维持CAN通信。

如图，在Hardware Wakeup信号OFF时，CPU能感知到该变化，但是3.3V,5V供电不受影响。CPU可以根据电源和网络管理状态机条件决定何时发送命令切断SBC的3.3V,5V供电输出，从而停止CPU工作，也关闭掉CAN通信。对CPU而言进入Shutdown或OFF状态。对ECU系统（SBC+CPU）而言，进入Sleep状态，SBC属于Sleep状态。此时蓄电池常接ECU，电能都消耗在SBC上。之后，一旦检测到Hardware或有效的CAN信号，激活SBC从Sleep进入Standby状态，3.3V供电输出，CPU上电程序运行。软件再发送命令使SBC进入Normal状态，打开5.0V供电，CAN通信正常。



KL15节点：控制器由KL15线供电，即只能在钥匙置于“ACC”或者“ON”档时运行软件和维持CAN通信。对于正在运行的CPU软件，无论它处在什么状态，只要Hardware OFF，SBC供电立即切断，3.3V,5.0V立即消失，程序立即停止运行，ECU系统进入OFF模式，不存在Sleep模式。该状态下SBC也不消耗电能，ECU系统的电能消失是0，比较KL30节点的Sleep模式最节省电能。



比较而言：

KL15节点：软件没有下电流程，随时可能终止运行，没有时间进入Afterrun模式和做Eeprom最终存储。WakeUp信号的消失后ECU直接进入OFF模式，不存在Sleep模式,不耗费电能。

KL30节点：软件有完整的下电流程，软件根据WakeUp信号的消失可以控制自己按步骤进入Afterrun模式，存储数据到Eeprom，设置SBC进入Sleep模式。ECU进入Sleep模式只有SBC在耗电。

说明，KL30节点也存在OFF模式，当蓄电池严重匮电使SBC进入OFF模式，或者任何操作导致Batt-12V断开的情况。但较少发生这种情况。

2  AutoSar ECU状态

在理解AutoSar网络管理前，先分析一下AutoSar的ECU状态。

STARTUP：CPU上电后首先运行的部分，从Boot开始。

UP：程序正常运行的状态，Boot和App程序里都有。

SLEEP：目的是节省电能，该状态下ECU仍然供电但是软件不正常运行，ECU可以根据条件被唤醒。CPU减少供电，比如降低主频工作处于Polling或Halt模式，CPU内的RAM内容维持，这样重新唤醒后ECU可以从前回状态继续运行。

SHTDOWN：CPU通过程序控制主动关闭对自己的供电，相比较SLEEP模式，能耗更低。

OFF：当ECU供电消失时进入OFF，从任何状态都可进入。当蓄电池重新供电，会触发ECU power-on唤醒事件，但是ECU是否要进入正常模式，还要看有没有其他硬线唤醒源或者CAN唤醒信号是否有效。

其实，上述KL30节点的SLEEP状态包含了这里的SLEEP和SHTDOWN两个状态，且通常是SHTDOWN状态。因为不用给CPU供电，能耗更低。



AutoSar规范里Shutdown之后可以进入Sleep状态，不过上面的状态图里却没有这条路径。理解起来这个Sleep和上图的Sleep不一样。此处的Sleep状态，应该CPU也停止供电，对于KL30节点仅是SBC供电。



如下7.4，Shutdown之后ECU应该能够被重新唤醒。



如下4.1, Shutdown要使用外部硬件，也就是给SBC发送命令关闭CPU供电。



3  AutoSar网络管理状态机

综上分析，可知AutoSar网络管理只针对KL30节点。状态机中的Power和Sleep状态是针对ECU，而非CPU对说的。但是，软件是在CPU里运行，CPU只有供电才能运行软件。所以，有必要弄清楚这些状态的真实意义：



1. 第一次蓄电池KL30供电时，触发Power-on唤醒事件，CPU得电软件运行，首先进入Bus-Sleep模式。这时，要分两种情况：

a.如果有其它有效唤醒信号：硬线ACC,ON或CAN报文，则继续进入Network-Mode，ECU正常运行

b.如果没有其它有效唤醒信号，CPU运行一段时间就要给SBC发送命令关闭自己供电并设置SBC的唤醒模式，然后程序停止运行。对外表现是ECU的耗电由刚唤醒的SBC+CPU变成仅SBC供电，维持低功耗。

2. 蓄电池KL30维持常电，唤醒事件来临，SBC被唤醒，CPU得电，程序重新运行。对ECU来讲是从Bus-Sleep开始，但是对CPU来讲，是从PowerOn状态开始的，它首先要做CanNm_Init()，然后进入Bus-Sleep模式。紧接着进入Network-Mode，ECU正常运行。

3.蓄电池KL30维持常电，唤醒事件消失，NM-Timeout Timer超时后，从Network Mode进入Prepare Bus-Sleep Mode，接着Wait-Bus Sleep Timer超时后，从Prepare Bus-Sleep Mode进入Bus-Sleep Mode。这里的Bus-Sleep Mode实际上就是CPU给SBC发送命令关闭自己供电并设置SBC的唤醒模式，然后程序停止运行。

4  两个视角理解AutoSar网络管理

1. ECU视角



2. CPU视角

1. Wait-Bus Sleep Timer超时后就关闭CPU供电，状态机直接进入CPU-Power OFF，宏观上就是ECU的Bus-Sleep状态。

2. ECU可能被任意唤醒（比如，没有指定帧唤醒功能的SBC芯片，可以被任意CAN报文唤醒），唤醒之后立即打开CPU供电，初始化程序，进入Bus-Sleep状态，因为唤醒时间是个持续的过程，不是触发一下就完了，CPU可以继续读唤醒信号判断其有效性。如果有效，进入Nomal-NM状态，否则就停留在Bus-Sleep状态。在Bus-Sleep状态下，只要收到任意CAN报文就复位Wait-Bus Sleep Timer，直到网络上没有任何CAN报文，Wait-Bus Sleep Timer超时后关闭CPU供电。

3. CPU Power-OFF后程序停止，因此无法判定蓄电池是否发生Power OFF事件。即不能判定ECU视角的Power-ON或Power-OFF




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