CAN总线简单网络管理

一.示例说明
-1.1.示例软件开发环境
-1.2.示例使用的控制器
-1.3.示例功能说明
-1.4.示例前置条件
-1.5.示例文件下载
二.示例模型建模过程
-2.1.基础模型搭建
-2.2.简单网络管理模型搭建
三.示例模型的使用
四.示例小结
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# CAN总线简单网络管理

## 一.示例说明<a name="示例说明"></a>

### 1.1.示例软件开发环境<a name="示例软件开发环境"></a>

MATLAB版本：MATLAB R2019a

VS版本：VS2015

S32DS版本：S32DS for S32 Platform 3.5

ECUCoder版本：ECUCoder for S32K344V1.3D或者ECUCoder for S32K311V1.3D

MeCa版本：MeCa2.0

关于以上软件开发环境，请参考本站《[电控开发环境搭建手册](./build.html)》。

### 1.2.示例使用的控制器<a name="示例使用的控制器"></a>

本示例使用的控制器型号为RapidECU-U34，关于RapidECU-U34控制器的具体信息，请参考本站《[U34控制器硬件参考手册](./u34.html)》。

控制器接线：因为本示例只需要使用最基本的控制器功能，因此控制器接线参考了《[U34控制器硬件参考手册](./u34.html)》中的硬件最小系统接线图，如下图所示。因为本示例未使用到控制器的任何功率驱动管脚，因此可以不接主继电器，控制器的99#、116#、121#管脚可以悬空处理。控制器的25#管脚只在需要进入Bootloader修复模式时才短接到地，平时悬空即可。

控制器的标定CAN总线通过DB9连接器连接到ZLG USBCAN卡的CAN1接口，其中50#管脚为CAN低，69#管脚为CAN高，CAN低与CAN高不可接反，否则无法建立通信。标定CAN总线必须使用双绞线，双绞线靠近CAN卡处需要并联一个120欧姆左右的终端电阻以保证标定CAN通信稳定可靠。

U34控制器的标定CAN内部已经并联了一个120欧姆左右的终端电阻，因此，在标定CAN总线正确连接之后，标定CAN总线的CAN低与CAN高之间的电阻值应为60~70欧姆，此电阻值需要使用万用表测量确认，如果电阻值不在此范围内，请检查并修复线束。

![](images4demo/U34_demo12-1.png)

推荐使用带电压电流显示功能与限流保护功能的小型可调直流电源，电源电压可调节为12V或者24V左右，电流限制值可调节为1A左右，这样即使线路存在短路故障也不会产生很大冲击电流。如果使用的是车载电瓶或者大功率直流电源的话，上图中的10A保险是必须接的，否则一旦线路存在短路故障将导致线路烧毁甚至起火爆炸。

按照以上接线（不接主继电器，99#、116#、121#管脚悬空），当点火开关未闭合时，电源电流应小于1mA（大多数电源显示0）。当点火开关闭合时，12V电源的电流大约为90mA左右（70mA-110mA），24V电源的电流大约为45mA左右（35mA-55mA）。如果点火开关闭合时12V电源的电流小于50mA或者24V电源的电流小于30mA，表明控制器供电存在异常，控制器未正常启动。如果点火开关闭合时12V电源的电流大于200mA或者24V电源的电流大于100mA，表明电源线路存在异常，可能存在短路故障。不管电流过小或者过大，都应该立即切断电源，重新检修线束并使用万用表测量确认无短路故障之后再重新上电。

本示例使用U34控制器的CAN5通道来收发CAN报文，CAN总线必须使用双绞线，双绞线靠近CAN节点处需要并联一个120欧姆左右的终端电阻以保证CAN通信稳定可靠。

### 1.3.示例功能说明<a name="示例功能说明"></a>

本示例在[第一个可在控制器中运行的模型](./demo01.html)DEMO01_FirstModel的基础上，添加了1路带总线唤醒功能的CAN5通道。

示例模型中包含两个软件计数器，分别是100ms软件计数器与1s软件计数器，可以使用标定软件观察到这两个软件计数器的值。模型中包含一个标记模型软件版本的常量，可以使用标定软件观察到这个软件版本常量的值。

模型100ms任务中包含了CAN接收模块、CAN唤醒模块和CAN发送模块。需要实现的简单网络管理功能如下所示：

1. ID0x770为网络管理报文，当控制器接收到ID0x770报文时，控制器根据网络管理报文的数据（1为唤醒2为休眠其它数据无效）切换控制器的休眠状态。

2. 控制器唤醒之后持续工作，直到接收到网络管理报文的休眠指令才进入休眠状态。

3. 当控制器接收到ID0x770之外的报文时，控制器保持原状态，即ID0x770之外的报文不能唤醒控制器也不能休眠控制器。对于ID0x770网络管理报文，如果数据无效，控制器保持原状态。

4. ID0x02为数据报文，控制器唤醒成功之后定时发送ID0x02数据报文，控制器在唤醒成功前不发送ID0x02数据报文，控制器休眠之后停止发送ID0x02数据报文。

ECU网络管理状态转换如下图所示：

![](images4demo/U34_demo12-4.png)

### 1.4.示例前置条件<a name="示例前置条件"></a>

本示例要求用户提前搭建好基于模型设计的软件开发环境，请参考本站《[电控开发环境搭建手册](./build.html)》。

本示例操作实践要求有一台RapidECU-U34控制器并且正确接线，请参考本文章节1.2《示例使用的控制器》。

本示例属于基础示例，要求用户具备Simulink/ECUCoder建模技能。如果用户还没有Simulink/ECUCoder的使用经验，建议首先学习并操作《[使用控制器收发CAN报文](./demo10.html)》。

### 1.5.示例文件下载<a name="示例文件下载"></a>

用户可以参考本文自行建模而不需要下载示例文件，用户也可以下载示例文件以获取更多参考信息，示例文件下载地址：[示例文件](./download.html)。

## 二.示例模型建模过程<a name="示例模型建模过程"></a>

### 2.1.基础模型搭建<a name="基础模型搭建"></a>

1. 新建一个文件夹，名称为DEMO12_NetworkMGT。

2. 切换MATLAB工作路径到上述新建文件夹的路径，新建一个名为DEMO12_NetworkMGT的Simulink模型。

3. 点击进入Simulink 的ECUCoder for S32K344模块库（或者ECUCoder for S32K311模块库）， 点击RapidECU_U34子库， 选择RapidECUSetting模块，将RapidECUSetting模块拖入到新建的模型中。

4. 在模型中创建一个100ms的任务，任务中添加一个名为MyCounter_100ms的软件计数器。在模型中创建一个1s的任务，任务中添加一个名为MyCounter_1s的软件计数器。此步骤与《[第一个可在控制器中运行的模型](./demo01.html)》的建模步骤相同。为了管理模型的软件版本，在1s任务中添加一个Constant模块，将模块的值设置为23111013（年月日小时设置法）。此步骤与《[为模型添加测量变量与标定变量](./demo02.html)》的建模步骤相同。

### 2.2.简单网络管理模型搭建<a name="简单网络管理模型搭建"></a>

1. 为了演示CAN总线简单网络管理，在100ms任务中添加1个CAN3to5Receive模块、1个CAN5WakeUp模块、1个ActSigMonitor模块和1个CAN3to5Transmit模块。

2. 双击CAN3to5Receive，CAN Module设置为5，CAN Message ID设为hex2dec('0770')，CAN Buffer设为0，其余选项保持默认值不变。

3. 若收到网络管理报文字节0的数据为1，则将CAN5WakeUp赋值1并持续200ms以上，唤醒控制器。若收到的报文字节0的数据为2，则将CAN5WakeUp赋值0并持续200ms以上，在没有其他唤醒信号的情况下，控制器将进入休眠状态。若收到的报文字节0的数据不是1也不是2，则保持原本的状态不变。

4. 唤醒控制器后发送数据报文ID0x02，双击CAN3to5Transmit，CAN Module设置为5，CAN Message ID设为hex2dec('0002')，CAN Buffer设为31，其余选项保持默认值不变。

建模完成的100ms任务模型如下图所示：

![](images4demo/U34_demo12-2.png)

模型中状态机输出了两个变量，变量Out_CAN5WakeUpEnable用于给CAN5WakeUp模块赋值，从而控制CAN5收发器的休眠与激活。变量Out_ECUWakeUp代表ECU网络管理状态：0为网络管理休眠状态（初始值），1为网络管理唤醒状态，ECU网络管理状态的值可供模型中的其它功能模块使用，本示例中用于触发CAN数据报文的发送功能。

关于CAN5WakeUp模块的具体用法，请参考本站《[ECUCoder常用模块参考手册](./ecucoderreference.html)》中的章节《[CAN5WakeUp CAN5唤醒模块](./ecucoderreference.html#CAN5WakeUp%20CAN5唤醒模块)》。

## 三.示例模型的使用<a name="示例模型的使用"></a>

示例模型使用过程如下：

1. 在配置好的软件开发环境中，切换MATLAB工作路径到DEMO12_NetworkMGT文件夹，打开模型DEMO12_NetworkMGT。

2. 点击“Build Model”按钮或者使用快捷键Ctrl+B编译模型。模型编译完成之后，生成DEMO12_NetworkMGT.s19文件与DEMO12_NetworkMGT.a2l文件，其中.s19文件用于刷写到控制器内部，.a2l文件用于测量标定。

3. 使用一台RapidECU-U34控制器，控制器接线请参考本文章节1.2《示例使用的控制器》。利用MeCa-UDS Program软件将DEMO12_NetworkMGT.s19文件刷写到RapidECU-U34控制器中。

4. 使用MeCa软件新建一个名为DEMO12_NetworkMGT的项目，导入数据库文件时使用DEMO12_NetworkMGT.a2l文件。项目面板中添加“多数字显示”控件，控件关联A2L文件中所有测量变量。

5. 上电后，断开点火开关，控制器进入休眠状态，电源电流应小于1mA（大多数电源显示0）。

6. 使用PC模拟CAN节点，用ZCANPRO等工具发送ID为0x770标准帧，数据场字节0为1，唤醒控制器，12V电源的电流大约为90mA左右（70mA-110mA），24V电源的电流大约为45mA左右（35mA-55mA）。U34控制器开始发送ID为0x02的数据报文。

7. 依次点击MeCa软件工具栏中的“建立连接”与“开始同步”按钮，可以观察到模型中测量变量的值正在变化，其中变量MyCounter_1s每秒钟加一，确认控制器已被唤醒。

8. 使用ZCANPRO等工具发送ID为0x770标准帧，数据场字节0为2，使控制器再次进入休眠状态，停止发送ID为0x02的数据报文，电源电流应小于1mA（大多数电源显示0）。

DEMO12_NetworkMGT模型正在U34控制器中运行的MeCa软件与ZCANpro软件如下图所示：

![](images4demo/U34_demo12-3.png)

在控制器处于休眠状态下，使用ZCANPRO等工具发送ID不等于0x770的报文，无法唤醒控制器。在控制器处于总线唤醒的状态下，使用ZCANPRO等工具发送ID不等于0x770的报文，不影响控制器的唤醒状态。在控制器处于总线唤醒的状态下，使用ZCANPRO等工具发送ID为0x770标准帧，数据场字节0不等于2，不影响控制器的唤醒状态。模型运行符合设计预期。

## 四.示例小结<a name="示例小结"></a>

示例模型DEMO12_NetworkMGT演示了CAN总线简单网络管理，通过学习本示例并操作实践，用户可以学习到：

1. 如何在模型中添加CAN5WakeUp CAN5唤醒模块以及该模块的基本用法。

2. 如何搭建具备简单网络管理功能的模型。

3. 如何利用网络管理报文唤醒控制器。

4. 如何利用网络管理报文使控制器休眠。