【AUTOSAR CanNm】网络管理——总线降负载机制（附举例）

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一、总线降负载机制Bus Load Reduction

网络管理Pdu的发送周期通常由CanNmMsgCycleTime参数决定(CanNm->CanNmGlobalConfig->CanNmChannelConfigs->CanNmChannelConfig->CanNmMsgCycleTime)。对于同一个网络管理簇之下的所有NM节点，该参数应保持一致。若不另外配置，总线负载将完全取决于该网络簇之下的NM节点数量。CanNmMsgCycleOffset参数可以一定程度上阻止负载的突然增大，如多个节点在0ms时刻收到一帧网管报文，若CanNmMsgCycleTime为50ms，则在50ms时刻点，多个节点会同时发出自身的网管报文，造成此时刻点总线负载的突然暴增；但通过配置CanNmMsgCycleOffset，可以使多个节点在一个CanNmMsgCycleTime内错峰发送，一定程度上缓解总线负载，但该机制在节点数目众多时，降载能力有限。因此，我们仍然需要一种降低负载的机制，使负载可以独立于网络簇下的节点数目。

为了达到独立降载，需考虑以下两点：

1. 若节点收到一帧网管报文，CanNm报文周期计时器会使用CanNmMsgReducedTime重载。该参数为每个节点特有参数，各节点该参数的配置可能不同，该参数大小应介于[1/2 * CanNmMsgCycleTime，CanNmMsgCycleTime]之间。

2. 若某节点发送出一帧网管报文，CanNm报文周期计时器会使用CanNmMsgCycleTime重载。

以上设定会导致：

在网络中，只有拥有最小CanNmMsgReducedTime的两个节点在交替发送网管报文，若此二者中有一个节点停止传输，则拥有第三小CanNmMsgReducedTime的节点会开始发送网管报文。若网络中只有一个节点需要进行总线通信，则该节点会按照CanNmMsgCycleTime的周期发送网管报文。

该算法机制保证了在一个CanNmMsgCycleTime周期内，总线负载最多只会有2帧网管报文存在。

二、总线降负载机制的相关配置说明

CanNmBusLoadReductionEnabled参数需被配置为True，才可启用该机制；
若节点由BusSleep / Prepare Bus-Sleep / Normal Operation模式 / Ready Sleep状态，进入到Repeat Message State状态，CanNm模块会关闭总线降负载机制；
若CanNmBusLoadReductionEnabled参数为True，且节点由Repeat Message State状态 / Ready Sleep状态进入到Normal Operation状态，则CanNm模块会激活总线降负载机制；
若总线降负载机制被全局范围内使能（CanNmBusLoadReductionEnabled参数被配置为True），一个激活的网络会具备网管报文的发送能力，且该网络可调用CanNm_RxIndication()函数，CanNm模块也会使用CanNmMsgReducedTime重载CanNm报文周期计时器。

三、举例

总线上接入了3个节点且都工作在Normal Operation模式。节点1与2拥有最小的两个CanNmMsgReducedTime，它俩交互向总线上发送网管报文。一段时间后，节点1进入Ready Sleep状态。此时节点2与3开始交替向总线发送网管报文。一段时间后，节点2夜进入到Ready Sleep状态。此时节点3是网络中唯一正常工作的节点，故此时节点3按照CanNmMsgCycleTime为周期，向总线发送网管报文。

                   节点1休眠
Node 1：               ↓
             ~40ms~    ↓
----|--------------|-----------------------------------------------------------------------
Node 2：                                         节点2休眠
                                                    ↓                             
     ~~50ms~~       ~~50ms~~            ~~50ms~~    ↓
-------------|--------------|-------------------|------------------------------------------
Node 3：
                             ~~~~60ms~~~         ~~~~60ms~~~ ~~~~70ms~~~~ ~~~~70ms~~~~
----------------------------------------|-------------------|------------|------------|----

注：
| ：网管报文的发送时刻
CANNM_MSG_CYCLE_TIME : 70ms
CANNM_MSG_REDUCED_TIME NODE 1 : 40ms
CANNM_MSG_REDUCED_TIME NODE 2 : 50ms
CANNM_MSG_REDUCED_TIME NODE 3 : 60ms

图像解读：

节点1率先发出一帧网管报文；

节点2收到1的报文，等待CanNmMsgReducedTime2=50ms；节点3也收到1的报文，等待CanNmMsgReducedTime3=60ms；但因为CanNmMsgReducedTime2先倒计时结束，故50ms后2节点率先发出网管报文；

节点1与3收到，分别等待CanNmMsgReducedTime1=40ms，CanNmMsgReducedTime3=60ms；但因为CanNmMsgReducedTime1先倒计时结束，故40ms后1节点率先发出网管报文；

节点2收到1的报文，等待CanNmMsgReducedTime2=50ms；在等待过程中节点1进入Ready Sleep状态，50ms后节点2发出网管报文；

节点1已休眠，此时只有节点3会收到2发出的报文，等待60ms后3发出自己的网管报文；

节点2收到3的报文，等待50ms，发出自己的报文；

节点3收到2的报文，等待60ms，该等待过程中2也进入Ready Sleep状态，等待结束后3发出网管报文；

此时网络中只剩节点3正常工作，此后只有节点3发送网管报文，发送周期变为CanNmMsgCycleTime=70ms。