图解AUTOSAR NVM模块
AUTOSAR中的NvM看起来挺难的，特别是在配置的时候，一堆参数，都不知道是干什么用的。想去研究它，却不知如何下手。
其实吧，AUTOSAR的官方文档讲的挺详细的，但是内容很多，网上有很多文章对其进行解读，很多人没时间也不想细读它。
本文打算换个讨论，不再累述其内容细节了，而通过图解的方式，将NvM重要特点提取出来讲解，方便理解，也方便记忆。
1. NvM在AUTOSAR中的层次结构
AUTOSAR中有个Memory的处理，在架构中是这样的
分类三层，分别是Memory Service（NvM）、Memory Hardware Abstraction（Memory If和Fee/Ea）和Memory Driver（Fls/Eep驱动），单独拎出来就是这样的
这部分在架构中有这样的接口关系
回到Nvm，这个NVM即Non-VolatileRAM Manager (NVRAM Manager)，用于管理存储于各类non-volatile memory（如EEPROM/Flash等）的数据。
NVM在AUTOSAR中是独立于硬件的，通过底层接口访问外部EEPROM或模拟成EEPROM的DataFlash。为了适用于所有的车载系统，其具有高度可扩展性和可靠性。
2. Memory抽象层空间寻址策略
AUTOSAR中的Memory是怎么寻址的呢？
其实，MemoryAbstraction Interface为底层EEPROM/FEE提供32位地址空间，像这样
这个虚拟的逻辑地址是包含着一些信息的，如NV Block number和Dataset index，还有Block address offset等，他们的关系可以通过以下公式来理解
FEE/EA_BLOCK_NUMBER=(NvMNvBlockBaseNumber << NvMDatasetSelectionBits) + DataIndex举个例子，假如NVM_DATASET_SELECTION_BITS配置为4bits，那么就有14bits留给blocknumber，因此可以分最大有16个dataset。
3. NvM Basic Storage Object
以上提到的Dataset、NV Block等概念，是不是容易混淆，也不清楚是干什么用的？好了，下面做个汇总和介绍。
| 名称 |
描述 |
| Basic Storage Object |
Basic Storage Object是一个最小的NVRAM block，多个Basic Storage Objects可以组成一个NVRAM Block。 |
| NVRAM Block |
NVRAM Block是管理和存储 NV Block所需的整个结构 |
| NV data |
要存储在Non-Volatile memory的数据 |
| Block Management Type |
这个是NVRAM Block的类型，它取决于强制/可选Basic Storage Object中 NVRAM Block的（可配置的）单独组成以及该 NVRAM 块的后续处理。 |
| RAM Block |
属于Basic Storage Object，它是NVRAM Block的一部分，常驻于RAM空间。 |
| ROM Block |
属于Basic Storage Object，它是NVRAM Block的一部分（可选的），常驻于ROM空间。 |
| NV Block |
属于Basic Storage Object，它是NVRAM Block的一部分（必选的），常驻于NV空间。 |
| NV Block Header |
如果Static Block ID是enable的，这个作为附加信息包含在NV Block中。 |
| Administrative Block |
属于Basic Storage Object，它常驻于RAM，是NVRAM Block必选部分。 |
用一个图来表达就是这样的
图上得这几个block，用图示来看可能会更容易理解
4. NvM Block Management Type
NVM在AUTOSAR中的功能是挺完善的，要满足车载系统的各种需求，例如数据块错了怎么办等等，都考虑周全。
NvM支持三种类型实现：Native、Redundant和Dataset。那么这三种类型是怎样的呢？
我做了个表，他们包含了哪几种block
| NV Block |
RAM Block |
ROM Block |
Administrator Block |
|
| Native |
1 |
1 |
0..1 |
1 |
| Redundant |
2 |
1 |
0..1 |
1 |
| Dataset |
1..255 |
1 |
0..n |
1 |
-
Native
这种最简单，平时大多情况下，我们用的就是这种它包含就简单的NV Block，其他如Header和CRC都是随意可选配置。
-
Redundant
这种就复杂一点点，可以简单理解为双备份，意思是，如有一份数据错了，可以用备份的那块。
-
Dataset
Dataset呢，这个不是多备份哈，而是针对不同配置做了对应。例如一个车系统平台有很多种配置，但有想集成在同一个软件种，那么就有很多个对应的配置数据，在运行的时候根据配置参数选择哪份数据使用。
5. NVRAM Manager API 配置类
讲到NvM的API，其实NvM API分三类：
Class3：所有指定的API调用都可用，最多支持功能。
Class2：有一组中间API调用可用。
Class1：特别是对于硬件资源非常有限的匹配系统，此API配置类仅提供最少的一组
Class 3 包含下面这些API：Type 1:- NvM_SetDataIndex(...)- NvM_GetDataIndex(...)- NvM_SetBlockProtection(...)- NvM_GetErrorStatus(...)- NvM_SetRamBlockStatus(...)- NvM_SetBlockLockStatusType 2:- NvM_ReadBlock(...)- NvM_WriteBlock(...)- NvM_RestoreBlockDefaults(...)- NvM_EraseNvBlock(...)- NvM_InvalidateNvBlock(...)- NvM_CancelJobs(…)- NvM_ReadPRAMBlock(...)- NvM_WritePRAMBlock(...)- NvM_RestorePRAMBlockDefaults(...)Type 3:- NvM_ReadAll(...)- NvM_WriteAll(...)- NvM_CancelWriteAll(...)- NvM_ValidateAll(...)Type 4:- NvM_Init(...)Class 2 包含下面这些API：Type 1:- NvM_SetDataIndex(...)- NvM_GetDataIndex(...)- NvM_GetErrorStatus(...)- NvM_SetRamBlockStatus(...)- NvM_SetBlockLockStatusType 2:- NvM_ReadBlock(...)- NvM_WriteBlock(...)- NvM_RestoreBlockDefaults(...)- NvM_CancelJobs(…)- NvM_ReadPRAMBlock(...)- NvM_WritePRAMBlock(...)- NvM_RestorePRAMBlockDefaults(...)Type 3:- NvM_ReadAll(...)- NvM_WriteAll(...)- NvM_CancelWriteAll(...)- NvM_ValidatedAll(...)Type 4:- NvM_Init(...)Class 1 包含下面这些API：Type 1:- NvM_GetErrorStatus(...)- NvM_SetRamBlockStatus(...)- NvM_SetBlockLockStatusType 2:- --Type 3:- NvM_ReadAll(...)- NvM_WriteAll(...)- NvM_CancelWriteAll(...)Type 4:- NvM_Init(...)
也许你会好奇，上面提到的Type是啥？
其实是根据功能分类而已，可以参考下表内容
| Request Types |
Characteristics of Request Types |
| Type 1: - NvM_SetDataIndex (...) - NvM_GetDataIndex (...) - NvM_SetBlockProtection (...) - NvM_GetErrorStatus(...) - NvM_SetRamBlockStatus(...) |
n同步请求 n作用于一个RAM Block n适用于所有SWC |
| Type 2: - NvM_ReadBlock(...) - NvM_WriteBlock(...) - NvM_RestoreBlockDefaults(...) - NvM_EraseNvBlock(...) - NvM_InvalidateNvBlock(...) - NvM_CancelJobs(…) - NvM_ReadPRAMBlock(...) - NvM_WritePRAMBlock(...) - NvM_RestorePRAMBlockDefaults(...) |
n异步请求（通过callback或polling返回结果） n作用于一个NVRAM Block n通过NVRAM manager task处理 n适用于所有SWC |
| Type 3: - NvM_ReadAll(...) - NvM_WriteAll(...) - NvM_CancelWriteAll(...) - NvM_ValidateAll(...) |
n异步请求（通过callback或polling返回结果 n作用于具有常驻RAM data的NVRAM Block |
| Type 4: - NvM_Init(...) |
n同步请求 n基本初始化 n通过函数本身内部的命令接口向任务发出成功信号 |
6. NvM Descriptor Table
以上讲的都是一些原理或者配置上的东西，那么在软件代码上是怎么用的呢，其实用到了一个描述符表（Descriptor Table），即将所有的配置信息映射或囊括到这里面来，那么这个表是怎样的？
AUTOSAR的配置策略，要将所有和NVRAM 描述符相关的内容在配置期间生成，生成的内容包含以下信息。
| SWS Item |
Items |
Type |
| ECUC_NvM_00476 |
NvMBlockCrcType |
EcucEnumerationParamDef |
| ECUC_NvM_00554 |
NvMBlockHeaderInclude |
EcucStringParamDef |
| ECUC_NvM_00477 |
NvMBlockJobPriority |
EcucIntegerParamDef |
| ECUC_NvM_00062 |
NvMBlockManagementType |
EcucEnumerationParamDef |
| ECUC_NvM_00557 |
NvMBlockUseAutoValidation |
EcucBooleanParamDef |
| ECUC_NvM_00556 |
NvMBlockUseCRCCompMechanism |
EcucBooleanParamDef |
| ECUC_NvM_00036 |
NvMBlockUseCrc |
EcucBooleanParamDef |
| ECUC_NvM_00552 |
NvMBlockUseSetRamBlockStatus |
EcucBooleanParamDef |
| ECUC_NvM_00519 |
NvMBlockUseSyncMechanism |
EcucBooleanParamDef |
| ECUC_NvM_00033 |
NvMBlockWriteProt |
EcucBooleanParamDef |
| ECUC_NvM_00551 |
NvMBswMBlockStatusInformation |
EcucBooleanParamDef |
| ECUC_NvM_00119 |
NvMCalcRamBlockCrc |
EcucBooleanParamDef |
| ECUC_NvM_00116 |
NvMInitBlockCallback |
EcucFunctionNameDef |
| ECUC_NvM_00533 |
NvMMaxNumOfReadRetries |
EcucIntegerParamDef |
| ECUC_NvM_00499 |
NvMMaxNumOfWriteRetries |
EcucIntegerParamDef |
| ECUC_NvM_00478 |
NvMNvBlockBaseNumber |
EcucIntegerParamDef |
| ECUC_NvM_00479 |
NvMNvBlockLength |
EcucIntegerParamDef |
| ECUC_NvM_00480 |
NvMNvBlockNum |
EcucIntegerParamDef |
| ECUC_NvM_00481 |
NvMNvramBlockIdentifier |
EcucIntegerParamDef |
| ECUC_NvM_00035 |
NvMNvramDeviceId |
EcucIntegerParamDef |
| ECUC_NvM_00482 |
NvMRamBlockDataAddress |
EcucStringParamDef |
| ECUC_NvM_00521 |
NvMReadRamBlockFromNvCallback |
EcucFunctionNameDef |
| ECUC_NvM_00483 |
NvMResistantToChangedSw |
EcucBooleanParamDef |
| ECUC_NvM_00484 |
NvMRomBlockDataAddress |
EcucStringParamDef |
| ECUC_NvM_00485 |
NvMRomBlockNum |
EcucIntegerParamDef |
| ECUC_NvM_00117 |
NvMSelectBlockForReadAll |
EcucBooleanParamDef |
| ECUC_NvM_00549 |
NvMSelectBlockForWriteAll |
EcucBooleanParamDef |
| ECUC_NvM_00506 |
NvMSingleBlockCallback |
EcucFunctionNameDef |
| ECUC_NvM_00532 |
NvMStaticBlockIDCheck |
EcucBooleanParamDef |
| ECUC_NvM_00072 |
NvMWriteBlockOnce |
EcucBooleanParamDef |
| ECUC_NvM_00520 |
NvMWriteRamBlockToNvCallback |
EcucFunctionNameDef |
| ECUC_NvM_00534 |
NvMWriteVerification |
EcucBooleanParamDef |
| ECUC_NvM_00538 |
NvMWriteVerificationDataSize |
EcucIntegerParamDef |
这个最好对着代码去看更好理解。
7. 总结
以上讲得内容都不是很深入，适合刚入手的小伙伴学习，我将以上内容做成了一份备查手册，方便以后看代码或者阅读文档的时候，可以直接查看，不用费神看那么多鸡肠文英语。
这图内容比较多，看起来不是非常清晰，如果有需要，请关注公众号“嵌入式软件实战派”，对话框回复NVM，可获得高清PDF版内容。
参考文档：
AUTOSAR_SWS_NVRAMManager.pdf
AUTOSAR_SRS_MemoryServices.pdf
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