FlexRay网络管理与测试

随着车载网络发展，ECU的通讯速率相较以往得到飞速提升。现今多数OEM在中高速通讯场景中仍采用CANFD进行过渡，但当同时考虑安全和更高带宽时，CANFD则无法满足，因此FlexRay成为部分OEM的首要选择。其中控制各ECU的睡眠唤醒依旧利用耳熟能详的NM网络管理实现。

下面跟随小怿一起了解FlexRay网络管理及相关测试吧。

01 FlexRay网络管理简介

01 报文格式

FlexRay网段通信时为了表示各ECU表示自身是否加入网络，特意在NM报文中引入Vote投票位，当Vote=1时代表加入网络，Vote位是否有效取决于FlexRay-NM状态机。

FlexRay-NM报文格式及内容如下所示：

其中针对CBV字节的BIT信息定义如下：

02  FlexRay-NM状态机

POC：Protocol Operation Control，协议操作控制，简称POC状态机

PNC：Patiral Network Control，局部网络控制，简称PNC状态机

SWC：Software Component，应用层软件组件，负责实现不同功能

WUP：Wakeup Pattern，FlexRay唤醒信号，以低高电平呈现

FlexRay网络管理设计类同于CAN网络管理设计，不同的是FlexRay的网络管理为了更清晰的划分局部网络，同一FlexRay网段下根据ECU功能划分了PNC网关、非PNC网关与不支持PN三种。其中ECU的休眠、唤醒、同步的时机由NM状态机决定；各ECU状态由自身POC状态机控制负责实现；唤醒状态时，各SWC映射至PNC的相关报文是否发送由PNC状态机与ComM channel状态机共同决定。测试时仅关注PNC状态机即可，也就是PNC网关的网络管理报文对应PNCID是否置1，这一信息部分OEM也布置了VFC报文进行体现。

再简而言之，在FlexRay网络管理与CAN/CANFD网络管理测试不同点为NM状态机跳转与PNC状态机Map-Frame的一致性。今天我们主要介绍FlexRay-NM状态机的跳转机制。

FlexRay-NM状态机模式有三大三小，后文有关状态描述采用对应缩写：

BSM：Bus Sleep Mode，总线睡眠模式

SYM：Synchronize Mode，同步模式

NM：Network Mode，网络模式

Network Mode模式中包含三个子状态：

RMS：Repeat Message State，重复消息状态

NOS：Normal Operation State，正常操作状态

RSS：Ready Sleep State，准备睡眠状态

FlexRay-NM状态机与CAN-NM状态机唯一不同的是取消了PBM预睡眠模式，并引入同步模式给与全局时基同步时间。各个状态跳转的条件基本取决于NM-Timeout-Timer、Repeat-Message-Timer、Wait-Bus-Sleep-Timer及网络是否释放。具体的跳转条件如下：

Condition1：本地唤醒请求

Condition2：接收网络管理报文成功

Condition3：发送网络管理报文成功

Condition4：Repeat-Message-Timer超时

Condition5：不进行本地唤醒请求

Condition6：NM-Timeout-Timer超时

Condition7：配置FlexRayNmPnEnabled=False并且网络请求

Condition8：Wait-Bus-Sleep-Timer超时

Condition9：配置FlexRayNmPnEnabled =True并且重复消息请求

Condition10：POC状态机完成同步

Action1：初始化

Action2：初始化NM-Timeout-Timer

Action3：开始Repeat-Message-Timer

Action4：开始Wait-Bus-Sleep-Timer

了解了FlexRay网络管理的基础知识，下面跟随小编一起学习下网络管理中FlexRay不同于CAN的部分测试吧。

02 FlexRay网络管理测试

01测试环境搭建

基于Vector的基础测试环境

怿星自研的FlexRay自动测试台架由上图Vector基础测试环境再搭配自研ETS6210、EH6466板卡共同构成，可同时实现FlexRay单节点、系统级、网络管理以及诊断刷写测试。基于CDD的诊断实现同样满足OEM在FlexRay节点诊断协议的不一致性，常见的诊断协议为DoIP、FlexRay、CAN。测试中为避免CANoe中POC状态机重启将影响网络管理测试，在Network Hardware中配置如下：

当被测件为冷启动节点时，为保证网络启动时被测节点的冷启动优先级，还需取消CANoe的冷启动功能：

02Vote投票位测试

测试方法：利用CANoe发送WUP唤醒电平，仿真带有请求所有PNC的有效网络管理报文，监测ECU发出网络管理报文中Vote有效性。

发送唤醒报文后，ECU的NM报文Vote=1

前文所述，Vote有效代表节点自身加入网络，可以概括为Vote在需要节点通信时总是有效，具体的变化如下：

· 本地唤醒/网络唤醒进入RMS状态时Vote=1

· 本地唤醒/网络唤醒维持进入NOS状态时Vote=1

· 网络被释放且NM-Timeout-Timer超时后Vote=0

· Wait-Bus-Sleep-Timer超时后Vote不再发送

03 BSM-RMS测试

测试方法：利用CANoe发送WUP唤醒电平，仿真vote=1有效网络管理报文，监测ECU发出网络管理报文中Vote的发送次数与PNC信息。

发送唤醒信号后，ECU的NM报文持续10个NM-Cycle

FlexRay采用时隙（时间片）传输，因此处于静态段的网络管理报文传输无法像CAN一样在RMS状态设置快发送，但仍然规定了网络管理报文的发送次数，通常配置为10个NM-Cycle。基于FlexRay的10Mbit/传输，网络管理报文周期相较于CAN仍加速3-4倍，相较于CANFD加速1-2倍，这也取决于NM-RepCycle的设置。BSM-RMS状态测试正是检测此项机制。监测实现采用on frframe事件，测试时最好设置同一Cycle中仿真的网络管理报文时隙ID大于被测的网络管理报文，大家可以参照Lin协议的调度表运行考虑不这样做会有什么bug，又有哪种方法可以解决？

04 PNC掩码测试

测试方法：利用Arxml解析后的PNC-PDU-Signal Group信息，使用CANoe发送WUP唤醒电平，仿真带有不同PNCID的有效网络管理报文，监测ECU相关PDU的Signal Group是否更新。

分别发送PNCID=16,17的NM报文

前文所述，FlexRay节点为安全与高速服务，任何节点的通信都必须保证，因此在整车网络中各冷启动节点常被配置为PNC网关，那PNC掩码唤醒/唤醒维持测试就必不可少了。测试中需注意on frpdu事件无法抓取object::name，必须将Arxml文件中的信息提取并根据object::FR_cycle与object::FR_slotID做匹配。Capl提供主要抓取对象如下：

on frpdu事件主要对象

以上，就是本次给大家分享的全部内容啦。小怿相信随着OEM对于整车功耗标准的不断提升，FlexRay的优点与管理用户数据的PNC状态设计在未来将会有更多运用。限于篇幅，内容不详之处如果您还有疑问，欢迎下方留言，也可随时联系我们呦！

参考资料

1.《FlexRay Protocol Specification_V2.1》

2.《Specification of Communication Manager  AUTOSAR CP Release 4.3.0  》

3.《AUTOSAR SWS CANNetworkManagement-4.3.0》

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