汽车上的ECU节点千千万万，不可能点火时都开始工作，为了更好利用整车能源，NM网络管理应运而生。
NM(Network Management)网络管理
主要用于当车辆处于电源模式OFF时，让网络中的ECU(Electrical Control Unit)节点进行有序的睡眠与唤醒，尽可能的避免出现由于ECU长时间耗电，导致蓄电池电量不足，车辆无法正常启动的情况。
汽车上的NM方式主要有两种：OSEK NM与AUTOSAR NM。而AUTOSAR NM包含CANNM(CAN的网络管理)、UDPNM(Ethernet的网络管理)等等。今天小怿与大家一起聊聊UDPNM的测试方案。
UDPNM目前主要测试内容：网络管理报文数据格式测试、状态机跳转测试、时间参数测试，因此我们主要针对这几块内容进行阐述。
UDPNM网络管理报文数据格式
UDPNM报文数据及格式内容定义如下所示：
图 1 NM报文PDU数据场格式
其中针对CBV(Control Bit Vector)的bit定义如下：
图 2 CBV的bit字节信息
PNI：0表示NM PDU不包含PN请求信息，1表示NM PDU包含PN请求信息；
AWB：0表示节点未唤醒网络，1表示节点唤醒网络；
CSR：0表示主协调者未请求同步关闭网络，1表示主协调者请求同步关闭网络；
RMR：0表示未请求RMS的状态，1表示请求RMS的状态。
UDPNM的状态机跳转机制
UDPNM主要有三个模式：Network Mode(正常工作模式)、Prepare Bus-Sleep Mode(准备睡眠模式)与Bus-Sleep Mode(睡眠模式)。其中Network Mode中又包含Repeat Message State（重发报文状态）、Normal Operation State（正常运行模式）与Ready Sleep State（预睡眠模式）。具体的状态机的跳转如下图所示，ECU通过自身状态与总线上信息获取从而进行网络状态切换：
图 3 UDP NM状态机跳转图
UDPNM时间参数
时间参数在状态机切换时具有约束的作用，如要求ECU内部状态从Sleep Mode切换到Network Node的时间必须在多久时间内完成等等。针对UDPNM中重要时间参数整理如下：
表1 时间参数列表
|
参数 |
作用 |
|
T_REPEAT_MESSAGE |
节点在重复报文状态(Repeat Message State)中持续的时间。 |
|
T_NM_TIMEOUT |
节点进入网络模式(Network Mode)后，即开启该定时器。在准备睡眠状态 (Ready Sleep State)中， 该定时器溢出后，节点进入准备总线睡眠模式(Prepare Bus Sleep Mode)。 |
|
T_WAIT_BUS_SLEEP |
该定时器的作用是确保所有的节点都有时间停止其网络活动。 |
|
T_START_NM_TX |
该参数定义了节点从准备总线睡眠模式 (Prepare Bus Sleep Mode)、 常规运行状态 (Normal Operation State)或准备睡眠状态(Ready Sleep State)进入重复报文状态(Repeat Message State)， 到发出第一帧网络管理报文的最大允许时间间隔。 |
|
T_START_App_TX |
在成功发送出第一帧网络管理报文后， 节点应发送出应用报文的最大时间间隔。 |
|
T_NM_ImmediateCycleTime |
节点启动快速发送机制时， 需以此参数作为网络管理报文的发送周期。 |
|
T_NM_MessageCycleTime |
在网络模式(Network Mode)（ 除去准备睡眠状态） 中， 节点应以此参数作为网络管理报文的发送周期。 |
|
T_WakeUp |
节点从总线睡眠模式(Bus Sleep Mode)转换至重复报文状态(Repeat Message State)并发送第一帧网络管理报文的时间间隔。 |
|
N_ImmediateNM_TIMES |
当节点处于重复报文状态并启用快速发送机制时， 节点使用T_NM_ImmediateCycleTime 为周期发送网络管理报文的数量。 |
PNC(Partial Network Cluster)应用
PN(Partial Network)即“局部网络”，一般OEM依据自身功能类型将车载网络进一步划分为不同的“局域网”（类似于VLAN的技术），从而实现各种状态的控制。它通过CBV上的PNI位从而控制ECU整体的PNC的状态，当PNI位置1时，PNC位的置位信息才有效，反之则无效。
一般OEM会将NM PDUpayload中byte 2~byte n进行PNC状态的设置，一个PNC状态占一个bit。当PNI位置1时，通过设置NM PDU上其余的byte中的PNC位状态从而实现ECU不同功能模块对应报文发送的控制。
以上是针对UDPNM的测试内容的介绍，下面详细聊聊UDPNM的测试方案。
UDPNM测试方案
目前怿星科技采用怿星自研便携式测试机柜进行环境搭建，该测试机柜包含4路100BASE-T1/1000BASE-T1、2路10/100/1000BASE-T(X)和1路CAN(FD)通道，通过USB或以太网(RJ45)连接，从而实现对以太网通信报文的分析、仿真、测试、验证的功能。软件则是CANoe pro(带option Ethernet)。
目前测试环境如下图所示：
图 4 UDPNM测试环境
测试内容依据前文阐述信息可分为NM报文格式、网络管理状态机测试、UDPNM时间参数测试三个部分。
其中NM报文格式的测试主要是依据UDPNM报文中PDU数据内容以及CBV的格式测试。例如源地址信息、未使用字节、PNI位等等相关信息的测试。
而网络管理状态机测试主要是依据ECU在RMS、NOS、RSS、PBSM、BSM这五种状态下的报文内容以及对应表现状态下的测试。例如：
1) 验证ECU模式切换时的时间是否符合要求如：从BSM到RMS状态下的时间测试等等；
2) 验证ECU在BSM模式等状态下运行的状态是否符合要求；
3) 验证ECU模式切换时的UDPNM数据内容是否符合要求等等。
最后，针对时间参数的测试主要是测试UDPNM状态的维持时间、超时时间与切换时间等等。
针对上述测试要求出简要的测试用例如下表所示：
表2 UDPNM测试用例简要信息
|
测试组 |
测试用例 |
|
NM报文格式测试 |
[TG1_TC1]源标识测试 |
|
[TG1_TC2]未使用的用户字节数测试 |
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|
...... |
...... |
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网络管理状态机测试 |
[TG2_TC1]BSM状态机测试 |
|
[TG2_TC2]BSM状态到RMS状态 |
|
|
...... |
...... |
|
时间参数测试 |
[TG3_TC1]UDPNM NM timeout时间测试 |
|
[TG3_TC2]UDPNM Repeat Message时间测试 |
|
|
...... |
...... |
以上就是今天给大家分享的全部内容了，相信随着汽车电子技术的不断迭代，UDPNM在汽车电子架构中会越来越普及，PNC技术也会在UDPNM中得到更多的运用。关于此块的内容，如果你还有任何疑问，欢迎随时联系我们！
END
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