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OSEK/VDX 直接网络管理软件的开发 Rong-Terng Juang Engineer, Automotive Research Testing Center No.6, Lugong S. 7th Rd., Lugang, Changhua County 50544, Taiwan rtjuang@.tw 摘要 网络管理(NM)是车内通讯网络的安全和可靠性的基本要求。本文介绍了 ISO17353-5 规范 所定义 的OSEK/VDX 直接网络管理的软件的开发。逐步介绍了设计流程包括软件的实现， 手工功能验证和自动测试。只要遵照这个设计流程，NM 软件的开发就很直接和有效。本 文的主要贡献是向设计者介绍 NM 的实现过程，此后可以将该方法扩展到汽车控制单元的 各种软件开发中。 Keywords: OSEK/VDX, Network Management, Software Development 1. 概述 在车辆中来自不同制造商的电子控制单元（ECU ）被连成网络的趋势越来越明显。为了保 证网络互联的正常工作，汽车分布式应用的开放系统及其接口（OSEK/VDX ）规范了网络管 理（NM ）的接口协议。这是汽车行业知名的合作项目，目的是为车辆中的分布式控制单 元的开放架构提供一个工业标准。除了 NM 之外，OSEK/VDX 也定义了一个实时操作系统 （OS ）和软件接口以及用于通讯的功能(COM).朝着标准化方向的这个推动，迫使软件供应 商要符合这个标准的要求。不过许多供应商有巨大的利益在其具有产权的软件上，因而需 要设法改造他们现有的软件使之符合这些标准。因此，Denil et al. 编写了一份关于用符合 OSEK/VDX 的接口来包装现有的具有产权的实时操作系统的可行性研究报告，并对采用渐 进的融合策略来获得符合标准的接口所造成的损失进行了评估。就网络管理而言， OSEK/VDX 同时支持直接和间接机制。在参考文献[5]中，就采用CANoe 工具对控制器局域 网（CAN ）的网络管理进行设计和仿真做了介绍。网络管理的设计涉及对多个变量的设 置。在文献[6]中，对在不同设置所导致的实际CAN 网络的性能进行了讨论。除了直接网 络管理，在文献[7]中也给出了CAN 网络的直接网络管理，其中基于实际应用对性能进行 了分析。除了CAN 网络外，直接和间接网络管理也适用于局部互联网[8].这些不同实现方 法的优点和缺点也做了分析。直接网络管理建议用于CAN 网络，而间接网络管理适用于 LIN 网络[8]。OSEK/VDX 网络管理现在已经是国际标准化组织（ISO ）发布的标准： ISO17353-5:2006[9].一个网管软件应该能够在各种控制器中运行。因此，本文介绍了一种 网管软件的实现方法及其系统验证。本文的其余部分是按如下组织的。第 II 部分回顾了 OSEK/VDX 网管标准。第III 部分详细说明了 NM 软件开发的设计流程。设计流程涵盖 NM 标准的实现，一个虚拟网络的构建，NM 功能的仿真和验证，以及自动测试。最后，在第 IV 部分中做出了一些结论。 1 2. OSEK/VDX 网络管理回顾 网络管理的基本任务是在对网络监控的基础上，保证控制单元通讯网络的安全性和可靠 性。OSEK/VDX NM 提供了两种机制:通过采用令牌原则的专用 NM 通讯进行直接监控和对 受监控的应用报文的直接监控。对这两种方法孰优孰劣的讨论已经超出本文的范围。本文 的讨论之局限于直接NM 。图1 表示了OSEK/VDX 直接网络管理是如何嵌入 ECU 系统的。 NM 包含了OSEK/VDX 所定义的算法和协议特定的算法。它通过应用程序接口与应用软 件，比如应用层的站管理等等，进行通讯，以便激活（或停止）负责 NM 状态的运行和转 移的OSEK/VDX 算法。在底部，针对具体协议的算法负责通过与数据链路层的通讯，处理 网络上的数据传输。在一个 ECU 网络中，所有节点都要实现NM ，而每个节点各有一个唯 一的ID.在网络监控中，使用了专用的报文，即 Ring，Alive 和 Limp Home 报文。各节点通 过一个逻辑环发送和接收 NM 报文，其中用于同步的通讯顺序是预先定义好的。为了建立 一个逻辑环，一个虚拟的令牌被依序从 ID 最小的节点传送到 ID 最大的节点，然后又发回 给 ID 最小的节点。在循环过程中，持有令牌的节点被允许向通讯总线以广播方式发送一 个 Ring 报文。按照令牌环