搞一下CP AUTOSAR 入门 | 05 CP AUTOSAR BswM 详解

前言

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在上一篇中已经对AUTOSAR中模式管理相关的两个模块中的EcuM模块做了详细的介绍，这篇主要介绍的是AUTOSAR模式管理的另一个重要的模块BswM。顾名思义，BswM是Bsw Mode Manager的简称，是主要负责整个Bsw层的模式管理。


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一、BswM的模式管理和仲裁

BswM作为整个Bsw模式管理的控制模块，主要对整个ECU使用的软件模块进行状态管理和模式切换，在整个AUTOSAR架构下的BswM的模式转换和控制主要包括四个方面的内容：


Mode Source：
主要用于触发模式仲裁，Mode Source可以是APP层的 Indication/Request，也可以是BSW层其它模块的 Indication 和 Request 。Source主要源于Bsw层和App层定义的接口，这些接口可以是Bsw模块的回调函数，可以是Bsw模块与BswM之间的API，同时APP也会提供相应的接口或者函数作为Mode Source 使用。


Mode Arbitration：
根据 Mode Source 请求对模式进行特定规则的Rule仲裁，仲裁的机制主要是定义的一些状态判断条件，基于User设计的Rule进行判断。


Mode Rule：
包含了特定条件的逻辑表达，根据逻辑表达判断，确定True or false，并执行相应的Action。在使用的时候一般要自己建立相应的Rule，其中Mode Conditions and Logical Expressions主要定义Rule的仲裁表达式， 包含了模式仲裁的表达，通常使用AND、OR、XOR、NOT、NAND 等。


下图就是定义了一个Rule，在该Rule中根据MyModeRequestPort（Mode Source）以及ComMInitiateReset（Mode Source）的状态决定触发不同的操作。





Mode Action：
根据Mode Rule的True or False执行对应的函数操作，完成特定的Action，这些Action一般成组作为一个Action List操作，也可以单独操作。


下图展示了Mode Action对各个不同功能模块的引用和调用关系，最终通过调用不同的函数和接口实现相关的功能。根据Mode Rule的True or False执行对应的函数操作，完成特定的Action，这些Action一般成组作为一个Action List操作，也可以单独操作。下图展示了Mode Action对各个不同功能模块的引用和调用关系，最终通过调用不同的函数和接口实现相关的功能。





同时在BswM的模式管理和仲裁中提供了两种处理方式，用来对模式请求进行处理，分别是Deferred和Immediately。其中Deferred处理方式根据Mode Source的请求在BswM的MainFunction中进行模式仲裁和以及仲裁后的Action处理。


下图展示了Deferred下SWC接口进行模式请求和转换的状态切换。SWC通过RTE接口请求，由于选择的是Deferred模式，因此在BswM的MainFunction执行的时候对SWC的数据读取，然后根据设计的Rule进行仲裁处理，最终执行相应的Action。





而对于Immediately类型的处理，主要是接收到RTE的请求后直接执行仲裁函数，然后执行相应的Action，如下所示：

二、BswM的状态切换

BswM作为模式状态的管理模块，除了控制其他模块的模式和状态切换之外，它还有自己的状态机。BswM的主要状态切换如下:





BSWM_INIT
BswM被初始化，对于Immediately类型的仲裁方式进入到准备仲裁模式请求，Deferred类型的模式仲裁将在MainFunction中完成


BSWM_WAIT_IMMEDIATE_REQUEST
在该模式下BswM等待模式仲裁的请求，如果模式请求是Immediately模式，则立刻跳出该模式；在Deferred模式下，MainFunction被调用后离开该状态。


BSWM_MAIN_FUNCTION
一旦调用MainFunction，便会进入到该模式，执行Deferred模式下的模式仲裁，基于Queue的Immediately的模式仲裁也会在执行MainFunction的结束阶段完成。


BSWM_MODE_ARBITRATION_AND_CONTROL
在该模式下配置的Rule仲裁规则执行，同时根据仲裁的结果TRUE/FALSE切换配置的True Action List和False Action List，Immediately下基于Queue进行仲裁请求。


BSWM_EMPTY_QUEUE
在该模式下Queue模式仲裁请求执行


BSWM_DEINIT
BswM功能禁用，不能进行模式仲裁请求

三、BswM与其它模块的交互

BswM由于是对整个AutoSAR架构下软件模式管理的协调器，因此与各个模块之间有很强的关联性。下面主要从四个方面介绍下BswM与其它模块之间的关联和交互。


01 BswM与APP


BswM与APP的交互，主要是通过RTE将相应的模式转换的接口或者回调函数与APP建立模式请求和Action处理，其中用到的主要接口包括Mode Request Interface、Mode Switch Port以及Mode Notification。


同时在EcuM为Flex模式下，BswM中可以定义Rte的Start和Stop相关的功能。用户可以根据需要在BswM中定义User Callout函数，在使用的时候定义特定的 *.h 文件作为BswM与User APP的接口，在BswM生成代码的时候便会引用这些 *.h 定义的函数或者接口，然后User APP定义 *.h 中函数或者接口的实体即可。同样也可以在BswM生成的Callout文件中根据需要自己添加User Code。


下图展示了BswM与APP的一个交互实例：SWC通过Sender Port请求模式，Rte通过Receiver Port将模式请求传递给BswM；BswM基于Rule仲裁请求；
BswM定义的Rule根据仲裁结果执行Action List；对Action List的函数调用不同的APP或者BSW模块或者User Callout执行。





02 BswM与EcuM


EcuM在与BswM使用的交互主要体现在EcuM_Flex模式，EcuM下Flex模式下如果使能了Mode Handling，那么BswM自动会生成EcuM相关的状态控制和转换条件。BswM会设置Ecu的状态，同时会接受EcuM的请求模式。


BswM与EcuM之间的交互控制主要包括：
BswM中初始化Bsw相关的模块，直接调用EcuM相关初始化阶段的List
控制EcuM的Sleep模式下Halt和Poll的转换
关联EcuM Shutdown的Target
控制EcuM的状态切换
得到EcuM当前的状态
得到EcuM Run请求相关的模式
通知当前EcuM的唤醒源


如果在使用CP AUTOSAR 的工具链进行BswM开发的时候，可以采用CP AUTOSAR 配置工具，对BswM与EcuM之间的交互进行自动生成EcuM的各个状态以及状态之间的Rules，在使用的时候注意根据实际需要选择RUN和POST的Request和Release的接口数目，该接口一般会在APP的模式管理使用，用来控制APP模式管理与BswM模式管理的状态切换。


03 BswM与Communication


BswM能够创建Rule和Action控制ECU通信的开启和关闭，主要包括：


控制Com协议栈的模块的初始化，控制通信模式的转换，获得BusSM通信状态，对通信通道的Allow控制。


配置PDU Group来控制CAN、LIN、ETH、FR等通信PDU的打开和关闭，


重新初始化通信的接收和发送


对NM功能的使能和禁用控制，配置PNC相关的I-PDU，根据PNC的状态控制I-PDU Group的开启和关闭


在Eth的SomeIP协议中控制SD相关的服务，控制SD中服务端或者客户端的Request或者Release，控制相关的Event Group的Request或者Release


控制PduR中Table的使用


控制LIN的调度表


04 BswM与其它Bsw模块


除了以上主要模块外，BswM与DCM、NVM、WdgM等模块也有密切的关系。其中BswM会接收来自DCM的请求控制和DCM相关的通信诊断；


在下上电阶段通过NvM WriteAll以及NvM ReadAll调用实现对NvM中数据的读写操作，同时BswM可以对NvM的超时功能监控，避免读写NvM数据的时候超时；


BswM与WdgM之间通过相应的接口获得WdgM程序监控的结果，根据结果对相关的Partition执行复位操作。

四、Multi Partition下的BswM

考虑到功能安全使用的过程中，需要对Application进行多Partition的分区操作，同时多数的Bsw模块也支持Partition的选择，因此在定义好多个Partition后，BswM根据Partition的分配，建立多个Instance，每个Instance会产生自己的BswM配置实体，用于可以根据需要将BswM产生的模式控制功能分配到不同的Partition中。

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