AUTOSAR進階圖解==>AUTOSAR_SWS_UDPNetworkManagement

AUTOSAR UDP網絡管理詳解

基于AUTOSAR標準的UDP網絡管理模塊架構分析與實現指南

目錄

  • 1. 概述
  • 2. UDP網絡管理架構
    • 2.1 整體架構圖
    • 2.2 架構組件詳解
  • 3. UDP網絡管理狀態機
    • 3.1 狀態機圖
    • 3.2 狀態詳解
  • 4. UDP網絡管理操作序列
    • 4.1 序列圖
    • 4.2 操作流程詳解
  • 5. UDP網絡管理配置模型
    • 5.1 配置類圖
    • 5.2 配置參數詳解
  • 6. 總結

1. 概述

AUTOSAR UDP網絡管理UdpNm)是AUTOSAR Classic Platform中的一個重要模塊,專門設計用于基于TCP/IP的網絡系統。UdpNm模塊的主要目的是協調網絡節點之間的睡眠和喚醒操作,確保網絡通信的有序管理。

1.1 UDP網絡管理的作用

UDP網絡管理模塊在AUTOSAR通信棧中起到關鍵的協調作用:

  • 網絡狀態協調:管理整個網絡的睡眠和喚醒狀態
  • 節點檢測:檢測網絡中活躍的節點
  • 通信優化:通過智能的狀態管理減少不必要的網絡通信
  • 功耗管理:支持低功耗模式,延長系統運行時間

1.2 主要特性

  • 支持基于UDP協議的網絡管理
  • 提供多種網絡狀態和靈活的狀態轉換機制
  • 支持節點檢測和部分網絡功能
  • 兼容AUTOSAR通信管理器(ComM
  • 支持被動模式和立即重啟功能

2. UDP網絡管理架構

2.1 整體架構圖

在這里插入圖片描述

此圖展示了AUTOSAR UDP網絡管理模塊在整個通信棧中的位置和與其他模塊的關系。

2.2 架構組件詳解

2.2.1 應用層組件

組件 通信管理器(ComM):

  • 職責: 管理整個ECU的通信狀態,協調不同網絡的通信需求
  • 功能點:
    • 接收應用層的網絡請求
    • 協調多個網絡管理模塊
    • 管理ECU的整體通信狀態
/* 通信管理器接口示例 */
#include "ComM.h"/* 請求網絡通信 */
Std_ReturnType ComM_RequestComMode(ComM_UserHandleType User, ComM_ModeType ComMode)
{Std_ReturnType result;/* 驗證參數 */if (User >= COMM_NUM_USERS) {return E_NOT_OK;}/* 處理網絡請求 */if (ComMode == COMM_FULL_COMMUNICATION) {/* 請求完整通信模式 */result = Nm_NetworkRequest(COMM_NETWORK_HANDLE);} else {/* 釋放網絡通信 */result = Nm_NetworkRelease(COMM_NETWORK_HANDLE);}return result;
}
2.2.2 網絡管理接口層

組件 通用網絡管理接口(Nm):

  • 職責: 提供統一的網絡管理接口,屏蔽底層網絡管理實現的差異
  • 功能點:
    • 提供標準化的網絡管理API
    • 支持多種網絡管理協議(CAN、FlexRay、UDP等)
    • 管理網絡狀態變化通知
/* 網絡管理接口示例 */
#include "Nm.h"/* 網絡請求接口 */
Std_ReturnType Nm_NetworkRequest(NetworkHandleType nmNetworkHandle)
{/* 調用具體的網絡管理實現 */return UdpNm_NetworkRequest(nmNetworkHandle);
}/* 網絡釋放接口 */
Std_ReturnType Nm_NetworkRelease(NetworkHandleType nmNetworkHandle)
{/* 調用具體的網絡管理實現 */return UdpNm_NetworkRelease(nmNetworkHandle);
}
2.2.3 UDP網絡管理層

組件 UDP網絡管理(UdpNm):

  • 職責: 實現基于UDP協議的網絡管理功能,協調網絡節點的睡眠和喚醒
  • 功能點:
    • 管理網絡狀態機
    • 處理NM消息的發送和接收
    • 實現定時器管理
    • 處理配置參數

子組件 狀態機管理:

  • 職責: 管理UDP網絡管理的狀態轉換
  • 功能點:
    • Bus-Sleep Mode:總線睡眠模式
    • Prepare Bus-Sleep Mode:準備總線睡眠模式
    • Network Mode:網絡模式(包含三個子狀態)

子組件 消息處理:

  • 職責: 處理NM消息的發送、接收和解析
  • 功能點:
    • NM消息格式化和解析
    • 控制位向量處理
    • 源節點標識符管理

子組件 定時器管理:

  • 職責: 管理各種定時器,控制狀態轉換時機
  • 功能點:
    • NM-Timeout Timer:網絡超時定時器
    • Repeat Message Timer:重復消息定時器
    • Wait Bus-Sleep Timer:等待總線睡眠定時器

子組件 配置管理:

  • 職責: 管理模塊的配置參數和運行時配置
  • 功能點:
    • 通道配置管理
    • 全局配置管理
    • PDU配置管理
/* UDP網絡管理核心實現示例 */
#include "UdpNm.h"
#include "UdpNm_Internal.h"/* 模塊初始化 */
void UdpNm_Init(const UdpNm_ConfigType* UdpNmConfigPtr)
{uint8 channel;/* 驗證配置指針 */if (UdpNmConfigPtr == NULL) {/* 報告開發錯誤 */Det_ReportError(UDPNM_MODULE_ID, UDPNM_INSTANCE_ID, UDPNM_SID_INIT, UDPNM_E_PARAM_POINTER);return;}/* 初始化所有通道 */for (channel = 0; channel < UDPNM_NUMBER_OF_CHANNELS; channel++) {/* 設置初始狀態為Bus-Sleep Mode */UdpNm_Internal_SetState(channel, NM_STATE_BUS_SLEEP);/* 初始化定時器 */UdpNm_Internal_InitTimers(channel);/* 初始化消息緩沖區 */UdpNm_Internal_InitMessageBuffer(channel);}/* 標記模塊已初始化 */UdpNm_Internal_SetModuleInitialized(TRUE);
}/* 網絡請求處理 */
Std_ReturnType UdpNm_NetworkRequest(NetworkHandleType nmNetworkHandle)
{uint8 channel;Nm_StateType currentState;/* 獲取通道索引 */channel = UdpNm_Internal_GetChannelIndex(nmNetworkHandle);if (channel >= UDPNM_NUMBER_OF_CHANNELS) {return E_NOT_OK;}/* 獲取當前狀態 */currentState = UdpNm_Internal_GetState(channel);/* 根據當前狀態處理網絡請求 */switch (currentState) {case NM_STATE_BUS_SLEEP:case NM_STATE_PREPARE_BUS_SLEEP:/* 進入網絡模式的Repeat Message State */UdpNm_Internal_SetState(channel, NM_STATE_REPEAT_MESSAGE);UdpNm_Internal_StartRepeatMessageTimer(channel);UdpNm_Internal_StartNetworkTimeoutTimer(channel);break;case NM_STATE_READY_SLEEP:/* 從Ready Sleep轉到Normal Operation */UdpNm_Internal_SetState(channel, NM_STATE_NORMAL_OPERATION);break;case NM_STATE_NORMAL_OPERATION:case NM_STATE_REPEAT_MESSAGE:/* 已經在網絡模式,無需操作 */break;default:return E_NOT_OK;}return E_OK;
}
2.2.4 通信協議棧層

組件 套接字適配器(SoAd):

  • 職責: 提供套接字抽象層,管理UDP套接字通信
  • 功能點:
    • UDP套接字管理
    • PDU傳輸和接收
    • 地址和端口管理

組件 TCP/IP棧:

  • 職責: 實現TCP/IP協議棧功能
  • 功能點:
    • UDP協議實現
    • IP路由和尋址
    • 網絡數據包處理
2.2.5 以太網接口層

組件 以太網接口(EthIf):

  • 職責: 提供以太網硬件抽象接口
  • 功能點:
    • 以太網幀傳輸
    • 硬件抽象
    • 驅動程序接口

3. UDP網絡管理狀態機

3.1 狀態機圖

在這里插入圖片描述

此圖展示了UDP網絡管理模塊的完整狀態機,包括所有狀態和狀態轉換條件。

3.2 狀態詳解

3.2.1 主要狀態

狀態 Bus-Sleep Mode (總線睡眠模式):

  • 含義: 網絡處于最低功耗狀態,所有網絡通信都被關閉
  • 特征:
    • 不發送任何NM消息
    • 網絡通信完全停止
    • 等待外部喚醒事件
    • 最低功耗消耗
  • 進入條件:
    • 系統初始化后的默認狀態
    • 從Prepare Bus-Sleep Mode超時后進入
    • 收到立即睡眠請求
  • 退出條件:
    • 接收到網絡請求
    • 接收到其他節點的NM消息
    • 外部喚醒事件

狀態 Prepare Bus-Sleep Mode (準備總線睡眠模式):

  • 含義: 過渡狀態,準備進入總線睡眠模式
  • 特征:
    • 停止發送NM消息
    • 繼續監聽網絡上的消息
    • 等待其他節點準備就緒
  • 進入條件:
    • 從Ready Sleep State超時且無網絡活動
    • 網絡被釋放且滿足睡眠條件
  • 退出條件:
    • 接收到其他節點的NM消息
    • 收到新的網絡請求
    • 等待總線睡眠時間超時

狀態 Network Mode (網絡模式):

  • 含義: 網絡活躍狀態,包含三個子狀態
  • 特征:
    • 網絡通信活躍
    • 根據子狀態發送NM消息
    • 處理網絡請求和釋放
  • 子狀態:
    • Repeat Message State:重復消息狀態
    • Normal Operation State:正常操作狀態
    • Ready Sleep State:準備睡眠狀態
3.2.2 Network Mode子狀態

狀態 Repeat Message State (重復消息狀態):

  • 含義: 確保狀態變化對其他節點可見的狀態
  • 特征:
    • 重復發送NM消息
    • 持續時間由UdpNmRepeatMessageTime配置
    • 確保網絡狀態變化的可見性
  • 進入條件:
    • 從Bus-Sleep Mode或Prepare Bus-Sleep Mode進入Network Mode
    • 收到重復消息請求
  • 退出條件:
    • 重復消息時間超時

狀態 Normal Operation State (正常操作狀態):

  • 含義: 正常的網絡通信狀態
  • 特征:
    • 周期性發送NM消息
    • 處理應用數據傳輸
    • 監控網絡活動
  • 進入條件:
    • 從Repeat Message State退出且網絡被請求
    • 從Ready Sleep State收到網絡請求
  • 退出條件:
    • 網絡被釋放(進入Ready Sleep State)
    • 收到重復消息請求(進入Repeat Message State)

狀態 Ready Sleep State (準備睡眠狀態):

  • 含義: 準備進入睡眠但仍監聽網絡活動的狀態
  • 特征:
    • 停止發送NM消息
    • 繼續監聽網絡消息
    • 等待網絡完全安靜
  • 進入條件:
    • 從Normal Operation State或Repeat Message State且網絡被釋放
  • 退出條件:
    • 收到網絡請求(返回Normal Operation State)
    • 收到重復消息請求(進入Repeat Message State)
    • 超時且無網絡活動(進入Prepare Bus-Sleep Mode)
/* 狀態機處理實現示例 */
void UdpNm_MainFunction_0(void)
{uint8 channel = 0;Nm_StateType currentState;/* 獲取當前狀態 */currentState = UdpNm_Internal_GetState(channel);switch (currentState) {case NM_STATE_BUS_SLEEP:/* Bus-Sleep Mode處理 */if (UdpNm_Internal_IsNetworkRequested(channel)) {/* 網絡被請求,進入Repeat Message State */UdpNm_Internal_SetState(channel, NM_STATE_REPEAT_MESSAGE);UdpNm_Internal_StartRepeatMessageTimer(channel);UdpNm_Internal_StartNetworkTimeoutTimer(channel);/* 通知上層網絡模式變化 */Nm_NetworkMode(channel);}break;case NM_STATE_REPEAT_MESSAGE:/* Repeat Message State處理 */UdpNm_Internal_HandleRepeatMessageState(channel);break;case NM_STATE_NORMAL_OPERATION:/* Normal Operation State處理 */UdpNm_Internal_HandleNormalOperationState(channel);break;case NM_STATE_READY_SLEEP:/* Ready Sleep State處理 */UdpNm_Internal_HandleReadySleepState(channel);break;case NM_STATE_PREPARE_BUS_SLEEP:/* Prepare Bus-Sleep Mode處理 */UdpNm_Internal_HandlePrepareBusSleepMode(channel);break;default:/* 錯誤狀態處理 */UdpNm_Internal_SetState(channel, NM_STATE_BUS_SLEEP);break;}/* 處理定時器 */UdpNm_Internal_ProcessTimers(channel);/* 處理消息傳輸 */UdpNm_Internal_ProcessMessageTransmission(channel);
}

4. UDP網絡管理操作序列

4.1 序列圖

在這里插入圖片描述

此圖展示了UDP網絡管理模塊的主要操作序列,包括網絡請求、消息處理和網絡釋放的完整流程。

4.2 操作流程詳解

4.2.1 網絡請求和啟動流程

操作組 網絡請求和啟動:

  • 場景: 應用層請求網絡通信,系統從睡眠狀態喚醒
  • 觸發條件: 應用層調用ComM_RequestComMode或接收到外部喚醒信號

函數 Nm_NetworkRequest:

  • 描述: 通用網絡管理接口的網絡請求函數,用于請求網絡通信服務
  • 參數:
    • NetworkHandle [輸入]: 網絡句柄,標識特定的網絡通道,類型: NetworkHandleType,取值范圍: 0-255
  • 返回值:
    • E_OK: 網絡請求成功接受
    • E_NOT_OK: 網絡請求失敗或參數無效
  • 相關函數:
    • 上層: ComM_RequestComMode(通信管理器調用)
    • 下層: UdpNm_NetworkRequest(具體實現)
    • 并列: Nm_NetworkRelease(網絡釋放功能)

函數 UdpNm_NetworkRequest:

  • 描述: UDP網絡管理模塊的網絡請求實現,處理具體的狀態轉換和消息傳輸啟動
  • 參數:
    • NetworkHandle [輸入]: 網絡句柄,標識UDP網絡管理通道,類型: NetworkHandleType,取值范圍: 配置的通道范圍
  • 返回值:
    • E_OK: 網絡請求處理成功
    • E_NOT_OK: 網絡請求處理失敗
  • 相關函數:
    • 上層: Nm_NetworkRequest(網絡管理接口調用)
    • 下層: SoAd_IfTransmit(套接字傳輸)
    • 并列: UdpNm_NetworkRelease(網絡釋放功能)
/* 網絡請求序列實現示例 */
Std_ReturnType UdpNm_NetworkRequest(NetworkHandleType nmNetworkHandle)
{uint8 channel;Nm_StateType currentState;/* 獲取通道索引 */channel = UdpNm_Internal_GetChannelIndex(nmNetworkHandle);if (channel >= UDPNM_NUMBER_OF_CHANNELS) {Det_ReportError(UDPNM_MODULE_ID, UDPNM_INSTANCE_ID, UDPNM_SID_NETWORK_REQUEST, UDPNM_E_INVALID_CHANNEL);return E_NOT_OK;}/* 獲取當前狀態 */currentState = UdpNm_Internal_GetState(channel);/* 處理狀態轉換 */if ((currentState == NM_STATE_BUS_SLEEP) || (currentState == NM_STATE_PREPARE_BUS_SLEEP)) {/* 進入Repeat Message State */UdpNm_Internal_SetState(channel, NM_STATE_REPEAT_MESSAGE);/* 啟動定時器 */UdpNm_Internal_StartTimer(channel, UDPNM_TIMER_REPEAT_MESSAGE);UdpNm_Internal_StartTimer(channel, UDPNM_TIMER_TIMEOUT);/* 開始發送NM消息 */UdpNm_Internal_StartMessageTransmission(channel);/* 通知上層進入網絡模式 */Nm_NetworkMode(nmNetworkHandle);}return E_OK;
}
4.2.2 NM消息接收處理

函數 UdpNm_SoAdIfRxIndication:

  • 描述: 處理從套接字適配器接收到的NM消息,解析消息內容并更新網絡狀態
  • 參數:
    • RxPduId [輸入]: 接收PDU標識符,類型: PduIdType,取值范圍: 配置的PDU ID范圍
    • PduInfo [輸入]: PDU信息結構,包含數據指針和長度,類型: PduInfoType
  • 返回值:
    • 無返回值(void函數)
  • 相關函數:
    • 上層: SoAd_RxIndication(套接字適配器調用)
    • 下層: Nm_PduRxIndication(通知網絡管理接口)
    • 并列: UdpNm_TriggerTransmit(消息發送功能)
/* NM消息接收處理示例 */
void UdpNm_SoAdIfRxIndication(PduIdType RxPduId, const PduInfoType* PduInfoPtr)
{uint8 channel;uint8 sourceNodeId;uint8 controlBitVector;/* 驗證參數 */if (PduInfoPtr == NULL || PduInfoPtr->SduDataPtr == NULL) {Det_ReportError(UDPNM_MODULE_ID, UDPNM_INSTANCE_ID, UDPNM_SID_RX_INDICATION, UDPNM_E_PARAM_POINTER);return;}/* 獲取通道索引 */channel = UdpNm_Internal_GetChannelFromRxPduId(RxPduId);if (channel >= UDPNM_NUMBER_OF_CHANNELS) {return;}/* 解析NM消息 */sourceNodeId = PduInfoPtr->SduDataPtr[UDPNM_SOURCE_NODE_ID_OFFSET];controlBitVector = PduInfoPtr->SduDataPtr[UDPNM_CONTROL_BIT_VECTOR_OFFSET];/* 重置網絡超時定時器 */UdpNm_Internal_RestartTimer(channel, UDPNM_TIMER_TIMEOUT);/* 檢查重復消息請求位 */if ((controlBitVector & UDPNM_REPEAT_MESSAGE_BIT) != 0) {/* 處理重復消息請求 */UdpNm_Internal_HandleRepeatMessageRequest(channel);/* 通知上層 */Nm_RepeatMessageIndication(UdpNm_Internal_GetNetworkHandle(channel));}/* 更新節點檢測信息 */if (UdpNm_Internal_IsNodeDetectionEnabled(channel)) {UdpNm_Internal_UpdateNodeStatus(channel, sourceNodeId);}/* 通知上層PDU接收 */Nm_PduRxIndication(UdpNm_Internal_GetNetworkHandle(channel));
}
4.2.3 網絡釋放和睡眠流程

操作組 網絡釋放和睡眠:

  • 場景: 應用層不再需要網絡通信,系統準備進入睡眠狀態
  • 觸發條件: 應用層調用網絡釋放接口或超時無網絡活動

函數 UdpNm_NetworkRelease:

  • 描述: 釋放網絡通信請求,開始進入睡眠準備流程
  • 參數:
    • NetworkHandle [輸入]: 網絡句柄,標識要釋放的網絡通道,類型: NetworkHandleType
  • 返回值:
    • E_OK: 網絡釋放請求成功處理
    • E_NOT_OK: 網絡釋放請求處理失敗
  • 相關函數:
    • 上層: Nm_NetworkRelease(網絡管理接口調用)
    • 下層: Nm_PrepareBusSleepMode, Nm_BusSleepMode(狀態通知)
    • 并列: UdpNm_NetworkRequest(網絡請求功能)
/* 網絡釋放和睡眠流程示例 */
Std_ReturnType UdpNm_NetworkRelease(NetworkHandleType nmNetworkHandle)
{uint8 channel;Nm_StateType currentState;/* 獲取通道索引 */channel = UdpNm_Internal_GetChannelIndex(nmNetworkHandle);if (channel >= UDPNM_NUMBER_OF_CHANNELS) {return E_NOT_OK;}/* 獲取當前狀態 */currentState = UdpNm_Internal_GetState(channel);/* 根據當前狀態處理網絡釋放 */switch (currentState) {case NM_STATE_REPEAT_MESSAGE:case NM_STATE_NORMAL_OPERATION:/* 進入Ready Sleep State */UdpNm_Internal_SetState(channel, NM_STATE_READY_SLEEP);/* 停止發送NM消息 */UdpNm_Internal_StopMessageTransmission(channel);break;case NM_STATE_READY_SLEEP:/* 已經在準備睡眠狀態 */break;case NM_STATE_BUS_SLEEP:case NM_STATE_PREPARE_BUS_SLEEP:/* 已經在睡眠相關狀態 */break;default:return E_NOT_OK;}return E_OK;
}/* 睡眠狀態處理函數 */
void UdpNm_Internal_HandleReadySleepState(uint8 channel)
{/* 檢查網絡超時定時器 */if (UdpNm_Internal_IsTimerExpired(channel, UDPNM_TIMER_TIMEOUT)) {/* 進入Prepare Bus-Sleep Mode */UdpNm_Internal_SetState(channel, NM_STATE_PREPARE_BUS_SLEEP);/* 啟動等待總線睡眠定時器 */UdpNm_Internal_StartTimer(channel, UDPNM_TIMER_WAIT_BUS_SLEEP);/* 通知上層準備總線睡眠 */Nm_PrepareBusSleepMode(UdpNm_Internal_GetNetworkHandle(channel));}
}void UdpNm_Internal_HandlePrepareBusSleepMode(uint8 channel)
{/* 檢查等待總線睡眠定時器 */if (UdpNm_Internal_IsTimerExpired(channel, UDPNM_TIMER_WAIT_BUS_SLEEP)) {/* 進入Bus-Sleep Mode */UdpNm_Internal_SetState(channel, NM_STATE_BUS_SLEEP);/* 停止所有定時器 */UdpNm_Internal_StopAllTimers(channel);/* 通知上層總線睡眠 */Nm_BusSleepMode(UdpNm_Internal_GetNetworkHandle(channel));}
}

5. UDP網絡管理配置模型

5.1 配置類圖

在這里插入圖片描述

此圖展示了UDP網絡管理模塊的完整配置結構,包括全局配置、通道配置和PDU配置。

5.2 配置參數詳解

5.2.1 主配置類

類 UdpNm_ConfigType:

  • 功能: UDP網絡管理模塊的根配置結構,包含所有配置信息
  • 關鍵屬性:
    • channelConfig[]:
      • 描述: 通道配置數組,每個元素對應一個網絡通道的配置
      • 類型: UdpNm_ChannelConfigType[]
      • 取值范圍: 1到支持的最大通道數
      • 默認值: 無默認值,必須在配置時指定
      • 約束: 數組大小必須與實際配置的通道數匹配
      • 來源: 由系統配置工具基于網絡拓撲設置
    • globalConfig:
      • 描述: 全局配置參數,影響整個UDP網絡管理模塊的行為
      • 類型: UdpNm_GlobalConfigType
      • 取值范圍: 結構體類型,無直接取值范圍
      • 默認值: 結構體成員有各自的默認值
      • 約束: 必須與系統其他模塊的配置兼容
      • 來源: 由系統配置工具基于系統需求設置
/* UDP網絡管理配置結構定義 */
typedef struct {const UdpNm_ChannelConfigType* channelConfig;  /* 通道配置數組 */uint8 numberOfChannels;                         /* 配置的通道數量 */const UdpNm_GlobalConfigType* globalConfig;     /* 全局配置 */
} UdpNm_ConfigType;/* 配置初始化示例 */
const UdpNm_ConfigType UdpNm_Config = {.channelConfig = UdpNm_ChannelConfigs,.numberOfChannels = UDPNM_NUMBER_OF_CHANNELS,.globalConfig = &UdpNm_GlobalConfig
};
5.2.2 通道配置類

類 UdpNm_ChannelConfigType:

  • 功能: 單個UDP網絡管理通道的配置參數,定義通道的行為特性
  • 關鍵屬性:
    • timeoutTime:
      • 描述: NM超時時間,用于檢測網絡活動的超時閾值
      • 類型: float32
      • 取值范圍: 0.001秒 到 INF秒
      • 默認值: 無默認值,必須在配置時指定
      • 約束: 必須大于消息周期時間,建議為消息周期的3-5倍
      • 來源: 由系統配置工具基于網絡性能要求設置
    • repeatMessageTime:
      • 描述: 重復消息狀態的持續時間,確保狀態變化的可見性
      • 類型: float32
      • 取值范圍: 0.001秒 到 INF秒
      • 默認值: 無默認值,必須在配置時指定
      • 約束: 應足夠長以確保所有節點都能檢測到狀態變化
      • 來源: 由系統配置工具基于網絡響應要求設置
    • nodeDetectionEnabled:
      • 描述: 節點檢測功能使能標志,控制是否啟用節點檢測
      • 類型: boolean
      • 取值范圍: TRUE或FALSE
      • 默認值: FALSE
      • 約束: 啟用時會增加網絡負載和處理復雜度
      • 來源: 由系統配置工具基于功能需求設置
/* 通道配置結構定義 */
typedef struct {NetworkHandleType networkHandle;        /* 網絡句柄 */uint8 nodeId;                          /* 節點標識符 */float32 timeoutTime;                   /* 超時時間 (秒) */float32 repeatMessageTime;             /* 重復消息時間 (秒) */float32 waitBusSleepTime;              /* 等待總線睡眠時間 (秒) */float32 msgCycleTime;                  /* 消息周期時間 (秒) */boolean nodeDetectionEnabled;          /* 節點檢測使能 */boolean passiveModeEnabled;            /* 被動模式使能 */boolean immediateRestartEnabled;       /* 立即重啟使能 */PduIdType txPduId;                     /* 發送PDU ID */PduIdType rxPduId;                     /* 接收PDU ID */
} UdpNm_ChannelConfigType;/* 通道配置示例 */
const UdpNm_ChannelConfigType UdpNm_ChannelConfig_0 = {.networkHandle = 0,.nodeId = 1,.timeoutTime = 3.0f,                   /* 3秒超時 */.repeatMessageTime = 2.0f,             /* 2秒重復消息時間 */.waitBusSleepTime = 1.0f,              /* 1秒等待睡眠時間 */.msgCycleTime = 1.0f,                  /* 1秒消息周期 */.nodeDetectionEnabled = TRUE,.passiveModeEnabled = FALSE,.immediateRestartEnabled = TRUE,.txPduId = UDPNM_TX_PDU_ID_0,.rxPduId = UDPNM_RX_PDU_ID_0
};
5.2.3 全局配置類

類 UdpNm_GlobalConfigType:

  • 功能: UDP網絡管理模塊的全局配置參數,影響整個模塊的行為
  • 關鍵屬性:
    • devErrorDetect:
      • 描述: 開發錯誤檢測使能標志,控制是否啟用開發時錯誤檢測
      • 類型: boolean
      • 取值范圍: TRUE或FALSE
      • 默認值: FALSE(發布版本),TRUE(開發版本)
      • 約束: 開啟會增加代碼大小和運行時開銷
      • 來源: 由構建配置決定,開發階段通常啟用
    • versionInfoApi:
      • 描述: 版本信息API使能標志,控制是否提供版本查詢接口
      • 類型: boolean
      • 取值范圍: TRUE或FALSE
      • 默認值: FALSE
      • 約束: 啟用時需要額外的代碼空間存儲版本信息
      • 來源: 由系統配置工具基于調試需求設置
/* 全局配置結構定義 */
typedef struct {boolean devErrorDetect;               /* 開發錯誤檢測使能 */boolean versionInfoApi;               /* 版本信息API使能 */boolean comControlEnabled;            /* 通信控制使能 */boolean coordinatorSyncSupport;       /* 協調器同步支持 */float32 mainFunctionPeriod;           /* 主函數調用周期 (秒) */
} UdpNm_GlobalConfigType;/* 全局配置示例 */
const UdpNm_GlobalConfigType UdpNm_GlobalConfig = {.devErrorDetect = STD_ON,             /* 開發階段啟用錯誤檢測 */.versionInfoApi = STD_ON,             /* 啟用版本信息API */.comControlEnabled = STD_ON,          /* 啟用通信控制 */.coordinatorSyncSupport = STD_OFF,    /* 不支持協調器同步 */.mainFunctionPeriod = 0.01f           /* 10ms主函數周期 */
};
5.2.4 PDU配置類

類 UdpNm_PduConfigType:

  • 功能: UDP網絡管理PDU的配置參數,定義消息傳輸的具體參數
  • 關鍵屬性:
    • txPduId:
      • 描述: 發送PDU的標識符,用于向套接字適配器發送NM消息
      • 類型: PduIdType
      • 取值范圍: 0到系統支持的最大PDU ID
      • 默認值: 無默認值,必須在配置時指定
      • 約束: 必須與套接字適配器的配置匹配
      • 來源: 由系統配置工具基于通信矩陣設置
    • pduLength:
      • 描述: PDU的長度(字節),定義NM消息的大小
      • 類型: PduLengthType
      • 取值范圍: 8到64字節(典型值為8字節)
      • 默認值: 8字節
      • 約束: 必須足夠容納控制位向量和源節點ID
      • 來源: 由系統配置工具基于消息格式要求設置
/* PDU配置結構定義 */
typedef struct {PduIdType txPduId;                    /* 發送PDU標識符 */PduIdType rxPduId;                    /* 接收PDU標識符 */PduLengthType pduLength;              /* PDU長度 */PduIdType txConfirmationPduId;        /* 發送確認PDU標識符 */
} UdpNm_PduConfigType;/* PDU配置示例 */
const UdpNm_PduConfigType UdpNm_PduConfig_0 = {.txPduId = 10,                        /* 發送PDU ID */.rxPduId = 11,                        /* 接收PDU ID */.pduLength = 8,                       /* 8字節PDU長度 */.txConfirmationPduId = 12             /* 發送確認PDU ID */
};/* NM消息處理示例 */
Std_ReturnType UdpNm_Internal_TransmitMessage(uint8 channel)
{PduInfoType pduInfo;uint8 nmMessage[UDPNM_PDU_LENGTH];Std_ReturnType result;/* 構建NM消息 */nmMessage[UDPNM_SOURCE_NODE_ID_OFFSET] = UdpNm_Internal_GetNodeId(channel);nmMessage[UDPNM_CONTROL_BIT_VECTOR_OFFSET] = UdpNm_Internal_GetControlBitVector(channel);/* 填充用戶數據區域 */UdpNm_Internal_FillUserData(channel, &nmMessage[UDPNM_USER_DATA_OFFSET]);/* 設置PDU信息 */pduInfo.SduDataPtr = nmMessage;pduInfo.SduLength = UDPNM_PDU_LENGTH;/* 發送消息 */result = SoAd_IfTransmit(UdpNm_Internal_GetTxPduId(channel), &pduInfo);return result;
}

6. 總結

AUTOSAR UDP網絡管理模塊為基于TCP/IP的車載網絡系統提供了完整的網絡狀態管理解決方案。通過本文檔的分析,我們可以看到:

6.1 主要優勢

  • 標準化接口: 提供符合AUTOSAR標準的統一網絡管理接口
  • 靈活的狀態管理: 支持多種網絡狀態和智能狀態轉換
  • 低功耗支持: 通過智能的睡眠/喚醒機制降低系統功耗
  • 可配置性: 豐富的配置參數支持不同的應用場景
  • 錯誤處理: 完善的錯誤檢測和處理機制

6.2 應用場景

  • 車載以太網系統: 適用于基于以太網的車載通信網絡
  • 域控制器: 適用于需要網絡管理的域控制器系統
  • 網關應用: 適用于連接多個網絡的網關設備
  • 診斷系統: 支持基于網絡的診斷和維護功能

6.3 實施建議

  • 配置優化: 根據實際網絡拓撲和性能要求優化定時器參數
  • 測試驗證: 充分測試各種網絡狀態轉換場景
  • 功耗優化: 合理配置睡眠參數以平衡響應性和功耗
  • 錯誤處理: 實現完善的錯誤檢測和恢復機制

通過合理的配置和實現,AUTOSAR UDP網絡管理模塊能夠為現代車載網絡系統提供可靠、高效的網絡狀態管理服務。

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