OSEK直接网络管理（一）

OSEK，是指德国的汽车电子类开放系统和对应接口标准（Open Systems and their Interfaces for the Electronics in Motor Vehicles），而VDX则是汽车分布式执行标准（Vehicle Distributed Executive），后者最初是由法国独自发起的，后来加入了OSEK团体。 词条来源：百度百科

OSEK NM定义了一系列的服务来进行对节点的监测。网络管理的主要目的是确保汽车网络的安全性、通信的可靠性等。NM在嵌入式软件系统中所处的位置，如下图所示：

图1 NM在软件系统中的位置示意

OSEK NM主要包含以下几个方面：

（1）与应用程序的接口（API）

（2）节点监测算法

（3）OSEK内部的一些接口（如NM与COM间接口等）

（4）睡眠模式转换算法

（5）NM协议数据单元（NMPDU）

直接网络管理（Direct Network Management）

（1）逻辑环（Logical Ring）

逻辑环，通俗的来说，就是由若干个节点组成的环状结构，每个节点都有一个逻辑上的后继节点，而最后一个节点的后继节点又是第一个节点，这样就组成了一个环状的结构，有点类似于数据结构里面的循环链表那种结构。

图2 NM逻辑环 （Logical Ring）结构

如上图所示，图中有两个总线系统，左右两个环形的结构就是“逻辑环”，从上图可以看出逻辑环和总线结构是独立的，两者没有包含关系，不同总线上的节点可能在同一个逻辑环上。

逻辑环的建立：

直接网络管理（以下简称为NM）通过发送和接收两种类型的消息来建立逻辑环：Alive message和Ring message。其中，Alive message是一个节点要加入逻辑环时要发送的消息，Ring message是网络正常工作时的环消息，是从一个节点传递给下一个节点，依次在逻辑环中传递，以表示网络中的节点正常工作。当某一节点功能不正常时，就会周期性的向网络中发送LimpHome message。

逻辑环的建立通过一种发送“令牌（Token）”的方式来进行，按标识符由小到大的顺序进行传递，最初发送Alive message的节点（或者标识符优先级高的节点）成为逻辑环中的第一个发送节点，消息都是以广播的方式发送的，这就使得每个节点发送的消息，其他节点都可以监测到，以确定自己是否为上一个发送节点的后继节点，并更新节点的运行状态等。

（2）节点状态

• 发送状态 静默（mute）：发送特定NM消息超时 非静默（not mute）：在timeout之前发送特定NM消息（Alive message/Ring message）
• 接收状态 离线（Absent）：在timeout之前没有接收到特定的NM消息 在线（Present）：接收到特定的NM消息（Alive message/Ring message）

（3）节点地址（Node addressing）

包含接收和发送消息的标识符，每个节点都会分配一个独特的ID。

图3 NM message示意

（4）数据交换

NM与应用层之间的数据交换是通过逻辑环进行的。在Ring message发送（接收）的时间延时内，应用层可以修改数据。

图4 通过逻辑环传递应用层数据

logical predecessor：当前节点的前一个节点

logical successor：当前节点的后继节点

在t=0至t=Tdelay时间内允许修改Data部分数据。

（5）NM状态转换机制

图5 NM状态图

总的来说NM包含3个大的状态，分别为NMOff，NMOn，NMShutDown。

ECU上电以后处于NMOff状态，通过任务调用StartNM，启动NM，这时候NM就开始运行，直到调用StopNM接口，状态又会跳到NMShutDown，进而进入NM关闭状态。

图6 NM子状态图1

在上述图5所示中，如果进入NMOn状态，又会按照图6所示状态进行转换，首先是进行初始化，进行一些网络配置，然后在有通信请求的时候处于NMAwake的状态，没有通信请求的时候就进入NMBusSleep的状态。

图7 NM子状态图2

在进入图6所示的NMAwake状态后，会进行如图7所示子状态的切换。首先进入NMReset状态，没有错误跳入NMNormal状态，在NMNormal下逻辑环上就开始进行周期性发送和接收消息，并且同时对网络的配置进行管理，如果Ring message发送（接收）超时又会跳回NMReset状态。当没有NM消息传输的时候或者总线错误时会进入NMLimpHome状态，如果错误解除则跳转回NMReset状态。

读者可以根据上述内容对OSEK NM有一个大致的了解，后续笔者还会更深入地对每个部分进行一些详细地介绍，欢迎持续关注本公众号。

参考资料：OSEK/VDX Network Management Version 2.5.3