揣孟洋，管 婧，張茜銘 Chuai Mengyang，Guan Jing，Zhang Ximing

基于OSEK的整車CAN網(wǎng)絡(luò)不睡眠問題研究

揣孟洋，管 婧，張茜銘 Chuai Mengyang，Guan Jing，Zhang Ximing

（中國第一汽車集團有限公司，吉林 長春 130013）

整車如果發(fā)生CAN網(wǎng)絡(luò)不睡眠的情況會對車輛產(chǎn)生十分嚴重的危害，造成車輛可停放時間縮短，頻繁出現(xiàn)啟動困難問題，導(dǎo)致車輛無法啟動，甚至使蓄電池報廢，直接影響到整車的可靠性。基于OSEK（Open System and the Corresponding Interfaces for Automotive Electronics，汽車電子類開放系統(tǒng)和對應(yīng)接口標準）網(wǎng)絡(luò)管理，從實踐出發(fā)研究整車CAN網(wǎng)絡(luò)不睡眠問題的3種常見原因，即睡眠后被重新喚醒，睡眠條件不滿足和無法穩(wěn)定建環(huán)，并制定相關(guān)的排查方法。

CAN網(wǎng)絡(luò)；睡眠條件；喚醒；建環(huán)

0 引 言

隨著汽車產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，CAN總線在車輛上的運用日益增多，同時整車的擴展功能越來越強大，越來越多的新功能新技術(shù)需要車輛在電源關(guān)閉后進行一些帶電操作，因此為保證車輛長時停放后仍能正常起動，很多CAN節(jié)點都必須具備網(wǎng)絡(luò)睡眠喚醒功能。但如果某個CAN節(jié)點網(wǎng)絡(luò)睡眠喚醒有問題，整車就無法進入網(wǎng)絡(luò)睡眠狀態(tài)，以目前應(yīng)用較廣泛的OSEK網(wǎng)絡(luò)管理為基礎(chǔ)，研究整車CAN網(wǎng)絡(luò)不睡眠問題的產(chǎn)生原因以及相應(yīng)的排查方法。

1 準備工作

實車排查CAN網(wǎng)絡(luò)不睡眠問題，需要的基礎(chǔ)設(shè)備有總線讀取工具（以CANoe為例）、OBD線、裝有CANoe軟件的筆記本電腦、CAN數(shù)據(jù)庫（dbc）。在連接OBD線時，需要提前與線束/診斷工程師確認OBD口的引腳定義和DB9端的端口。

2 問題原因與排查方法

從3個案例研究基于OSEK（Open System and the Corresponding Interfaces for Automotive Electronics，汽車電子類開放系統(tǒng)和對應(yīng)接口標準）的整車CAN網(wǎng)絡(luò)不睡眠問題的產(chǎn)生原因和排查方法。OSEK NM（Network Management，網(wǎng)絡(luò)管理）報文結(jié)構(gòu)如圖1所示[1]。

圖1 OSEK NM報文結(jié)構(gòu)

2.1 案例1.網(wǎng)絡(luò)睡眠后被重新喚醒

如果某個CAN節(jié)點在本地沒有需求的情況下向總線發(fā)送報文，將會引起總線頻繁處于睡眠→喚醒→睡眠的循環(huán)當中，使整車始終不能進入網(wǎng)絡(luò)睡眠狀態(tài)。

產(chǎn)生這個問題的節(jié)點范圍最廣，無論是否具備網(wǎng)絡(luò)睡眠喚醒功能，只要是CAN節(jié)點，就有可能導(dǎo)致這個問題。

在排查此原因?qū)е碌恼嘋AN網(wǎng)絡(luò)不睡眠問題時，需要重點查看OpCode為03/07的NM報文發(fā)送完后，是否有某個CAN節(jié)點再發(fā)送報文重新喚醒總線[2]。

如圖2所示，在305.7時刻，ID為481的NM報文OpCode為03，此時各CAN節(jié)點進入等待總線睡眠狀態(tài)，停發(fā)報文5s準備正式進入網(wǎng)絡(luò)睡眠狀態(tài)；但到310.7時刻總線上出現(xiàn)了ID為1EF的報文，總線被重新喚醒，導(dǎo)致整車CAN網(wǎng)絡(luò)無法睡眠。借助dbc，可以確認1EF這個報文是由哪個CAN節(jié)點所發(fā)，完成問題排查。

圖2 網(wǎng)絡(luò)睡眠后被重新喚醒

2.2 案例2.節(jié)點未滿足網(wǎng)絡(luò)睡眠條件

網(wǎng)絡(luò)管理是一種協(xié)同的理念，如果某個CAN節(jié)點一直不滿足網(wǎng)絡(luò)睡眠條件，就會連帶著整個網(wǎng)段都不能進入網(wǎng)絡(luò)睡眠狀態(tài)，整車即出現(xiàn)CAN網(wǎng)絡(luò)不睡眠問題[3]。

產(chǎn)生這個問題的原因一般為控制器外圍的某些配件狀態(tài)較差，難以滿足節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)睡眠條件。

在排查此原因?qū)е碌恼嘋AN網(wǎng)絡(luò)不睡眠問題時，需要重點查看約定時間到達后，是否有某個CAN節(jié)點的NM報文OpCode不是05。

如圖3所示，到達約定時間后，ID為480的NM報文OpCode一直為01，因此可以確定是該CAN節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)睡眠條件未滿足，影響了整車CAN網(wǎng)絡(luò)睡眠，完成問題排查。

圖3 節(jié)點未滿足網(wǎng)絡(luò)睡眠條件

2.3 案例3.無法穩(wěn)定建環(huán)

建環(huán)是OSEK網(wǎng)絡(luò)管理的核心，如果因某個CAN節(jié)點問題導(dǎo)致無法穩(wěn)定建環(huán)，會使該網(wǎng)段始終有部分CAN節(jié)點無法發(fā)送正常的NM報文，進而影響整車CAN網(wǎng)絡(luò)睡眠。

這個問題是OSEK網(wǎng)絡(luò)管理特有的故障因素，報文上呈現(xiàn)得很復(fù)雜，CAN節(jié)點間的建環(huán)十分混亂，每個CAN節(jié)點的NM報文Destination和OpCode都在不斷變化，需要找到問題的本質(zhì)。

在排查此原因?qū)е碌恼嘋AN網(wǎng)絡(luò)不睡眠問題時，需要重點查看建環(huán)過程中，是否有某個CAN節(jié)點的NM報文發(fā)送時機不合理或者Destination指向不合理。

如圖4所示，ID為481、487、490和496的NM報文都能夠正常建環(huán)，但當ID為496的NM報文Destination指向17時，0x497并沒有繼續(xù)保持建環(huán)，約260ms超時后所有CAN節(jié)點重新建環(huán)。而當各CAN節(jié)點發(fā)送alive報文重新建環(huán)時，0x497發(fā)送出本應(yīng)在保持建環(huán)時發(fā)送的ring報文；因此可以確定是0x497的發(fā)送節(jié)點出現(xiàn)問題，導(dǎo)致建環(huán)受到影響，使整車不能進入網(wǎng)絡(luò)睡眠狀態(tài)。

驗證此原因的方法是在線束工程師的幫助下斷開該節(jié)點的電源熔斷器，使建環(huán)恢復(fù)正常，查看整車能否正常進入網(wǎng)絡(luò)睡眠狀態(tài)。

圖4 無法穩(wěn)定建環(huán)

3 結(jié) 論

掌握整車CAN網(wǎng)絡(luò)不睡眠問題的產(chǎn)生原因和排查方法需要建立在不斷的實踐和積累之上，高效、快速排查出導(dǎo)致整車CAN網(wǎng)絡(luò)不睡眠的原因，既能夠幫助問題控制器加強改進，又能夠提高開發(fā)效率，減少不必要的測試，希望為整車CAN網(wǎng)絡(luò)不睡眠問題的產(chǎn)生原因和排查方法提供參考與幫助。

[1]OSEK/VDX. Network Management Concept and Application Programming Interface[Z].2004.

[2]康拉德.萊夫. BOSCH汽車電氣與電子[M].孫澤昌，等譯. 北京：北京理工大學(xué)出版社，2014：49-76.

[3]初洪超. 網(wǎng)絡(luò)管理在汽車CAN系統(tǒng)的應(yīng)用[J]. 汽車實用技術(shù)，2016（5）：114-118.

U463.3

A

10.14175/j.issn.1002-4581.2020.01.005

1002-4581（2020）01-0016-02