AUTOSAR通信協(xié)議棧如何實(shí)現(xiàn)事件幀發(fā)送？

前言

最近在研究AUTOSAR通信協(xié)議棧的時(shí)候發(fā)現(xiàn)對(duì)Com模塊的報(bào)文發(fā)送時(shí)機(jī)很是疑惑，產(chǎn)生了以下幾個(gè)問(wèn)題：

（1）Com模塊如何實(shí)現(xiàn)事件幀發(fā)送？

（2）Com模塊如何實(shí)現(xiàn)報(bào)文周期的快慢切換發(fā)送？

本文先梳理一遍Com模塊的一些關(guān)鍵概念及重要機(jī)制，然后回答這些問(wèn)題。

正文

1.幾個(gè)關(guān)鍵概念

1.1?ComTransferProperty

ComTransferProperty：信號(hào)（Signal）最重要的一個(gè)配置屬性，定義一個(gè)信號(hào)的寫(xiě)訪問(wèn)是否可以觸發(fā)相應(yīng)的I-PDU的傳輸。如果I-PDU被觸發(fā)，這也取決于相應(yīng)的I-PDU的傳輸模式。有以下可選屬性：

PENDING：對(duì)該信號(hào)的寫(xiě)訪問(wèn)永遠(yuǎn)不會(huì)觸發(fā)相應(yīng)的I-PDU的傳輸。

TRIGGERED：根據(jù)傳輸模式，對(duì)該信號(hào)的寫(xiě)訪問(wèn)可以觸發(fā)相應(yīng)的I-PDU的傳輸。

TRIGGERED_ON_CHANGE：根據(jù)傳輸模式的不同，對(duì)該信號(hào)的寫(xiě)訪問(wèn)可以觸發(fā)相應(yīng)的I-PDU的傳輸，但只有在寫(xiě)入值與本地存儲(chǔ)的（最后發(fā)送或初始值）不同的情況下。

TRIGGERED_ON_CHANGE_WITHOUT_REPETITION：根據(jù)傳輸模式的不同，對(duì)該信號(hào)的寫(xiě)訪問(wèn)可以觸發(fā)相應(yīng)的I-PDU的傳輸一次而不重復(fù)，但只有在寫(xiě)入值與本地存儲(chǔ)的（最后發(fā)送或初始值）不同的情況下。

TRIGGERED_WITHOUT_REPETITION：根據(jù)傳輸模式，對(duì)該信號(hào)的寫(xiě)訪問(wèn)可以觸發(fā)相應(yīng)的I-PDU的傳輸一次，而無(wú)需重復(fù)。

1.2?ComFilter

ComFilter是信號(hào)Signal的一個(gè)配置容器，發(fā)送端和接收端信號(hào)都可以配置ComFilter。

對(duì)于接收信號(hào)（Signal）配置了ComFilter的話，如果過(guò)濾條件判斷為T(mén)rue，就將信號(hào)更新到RTE，如果過(guò)濾條件判斷為False，則就會(huì)丟棄這個(gè)信號(hào)值。

對(duì)于發(fā)送信號(hào)（Signal）配置了ComFilter的話，COM模塊應(yīng)使用發(fā)送端的過(guò)濾機(jī)制進(jìn)行傳輸模式條件（TMC），但不得過(guò)濾發(fā)送端的信號(hào)。也就是通過(guò)一個(gè)發(fā)送IPDU上所有配置了ComFilter的Signal來(lái)進(jìn)行ComTxMode的選擇，如果有一個(gè)配置了ComFilter的Signal的過(guò)濾機(jī)制判斷為T(mén)rue就選擇ComTxModeTrue的發(fā)送TMS配置參數(shù)，如果所有配置了ComFilter的Signal的過(guò)濾機(jī)制判斷為False的話，則選擇ComTxModeFalse的發(fā)送TMS配置參數(shù)（后面詳解TMS機(jī)制）。

AUTOSAR COM提供了以下Signal濾波機(jī)制：

· ALWAYS

· NEVER

· MASKED_NEW_EQUALS_X

· MASKED_NEW_DIFFERS_X

· MASKED_NEW_DIFFERS_MASKED_OLD

· NEW_IS_WITHIN

· NEW_IS_OUTSIDE

· ONE_EVERY_N

AUTOSAR文檔沒(méi)有詳解每一個(gè)濾波機(jī)制，從字面意思猜測(cè)：

ALWAYS：過(guò)濾條件永遠(yuǎn)判斷為T(mén)RUE

NEVER：過(guò)濾條件永遠(yuǎn)判斷為FALSE

MASKED_NEW_EQUALS_X：Signal值為X時(shí)過(guò)濾條件判斷為T(mén)RUE

MASKED_NEW_DIFFERS_X：Signal值不為X時(shí)過(guò)濾條件判斷為T(mén)RUE

MASKED_NEW_DIFFERS_MASKED_OLD：Signal值和COM模塊保存的上一次（老的）值不同時(shí)過(guò)濾條件判斷為T(mén)RUE

NEW_IS_WITHIN ：Signal值在范圍內(nèi)時(shí)過(guò)濾條件判斷為T(mén)RUE

NEW_IS_OUTSIDE：Signal值在范圍外時(shí)過(guò)濾條件判斷為T(mén)RUE

ONE_EVERY_N：周期性的過(guò)濾條件判斷為T(mén)RUE。

. set OCCURRENCE to zero when OCCURRENCE == PERIOD

. set FILTER to true, when OCCURRENCE == OFFSET

. increment OCCURRENCE after filter processing

1.3?ComTxMode

ComTxModeMode定了IPDU的傳輸模式。

NONE：不會(huì)發(fā)送

DIRECT：事件觸發(fā)發(fā)送

MIXED：周期觸發(fā)或者事件觸發(fā)發(fā)送

PERIODIC：周期發(fā)送

ComTxModeNumberOfRepetitions：定義傳輸模式DIRECT和傳輸模式MIXED的事件驅(qū)動(dòng)部分的重復(fù)次數(shù)。

ComTxModeRepetitionPeriod：當(dāng)ComTxModeNumberOfRepetitions配置大于等于1且ComTxModeMode配置為DIRECT或MIXED時(shí)，定義多次傳輸?shù)闹貜?fù)周期(以秒為單位)。在混合傳輸模式下，只有事件驅(qū)動(dòng)部分受到影響

ComTxModeTimeOffset：定義ComTxModeMode配置為PERIODIC或MIXED時(shí)，從Com_IpduGroupStart開(kāi)始I-PDU到第一個(gè)傳輸請(qǐng)求之間的時(shí)間間隔(以秒為單位)。在混合傳輸模式下，只有周期部分受到影響。如果ComTxModeTimeOffset被省略或配置為0，第一次周期性傳輸將在下一次調(diào)用Com_MainFunctionTx時(shí)傳輸。

ComTxModeTimePeriod：在ComTxModeMode配置為periodic或MIXED的情況下，定義周期傳輸請(qǐng)求的重復(fù)周期(以秒為單位)。在混合傳輸模式下，只有周期部分受到影響。

2.傳輸模式選擇（TMC & TMCS）

TMC: Transmission Mode Condition。傳輸模式條件

TMS: Transmission Mode Selector。傳輸模式選擇器

每一個(gè)IPDU的配置容易ComIPdu下可以配置兩個(gè)不同發(fā)送模式的配置容器ComTxModeFalse和ComTxModeTrue，ComTxModeFalse和ComTxModeTrue下可以配置不同的IPDU發(fā)送時(shí)間參數(shù)。所謂的傳輸模式的選擇，也就是根據(jù)模式選擇結(jié)果選擇使用ComTxModeFalse和ComTxModeTrue下的哪一個(gè)時(shí)間參數(shù)。

一個(gè)發(fā)送（SEND）IPDU中包含有多個(gè)Signal，Signal如果配置了ComFilter，那么配置了ComFilter的Signal就會(huì)參與到IPDU的發(fā)送模式的選擇當(dāng)中，作為仲裁的輸入條件。

發(fā)送模式的選擇規(guī)則：假如有1...N個(gè)Signal配置了ComFilter，在仲裁的時(shí)候這N個(gè)Signal里面只要有一個(gè)Signal的濾波結(jié)果為T(mén)RUE，則Signal所在的IPDU的發(fā)送模式選擇為T(mén)RUE，就會(huì)選用ComTxModeTrue里面的時(shí)間參數(shù)，如果N個(gè)Signal的的濾波結(jié)果為False，則Signal所在的IPDU的發(fā)送模式選擇為False，就會(huì)選用ComTxModeFalase里面的時(shí)間參數(shù)。默認(rèn)選擇ComTxModeTrue里面的時(shí)間參數(shù)，如果一個(gè)發(fā)送IPDU里面所有的Signal都沒(méi)有配置ComFilter則使用默認(rèn)的發(fā)送時(shí)間參數(shù)。

問(wèn)題：什么情況下會(huì)發(fā)生發(fā)送模塊的仲裁選擇？

答：在上層（RTE）調(diào)用Com_SendSignal的時(shí)候。

3.?不同傳輸模式的用例和必要的配置

3.1?Use case 1

用例1顯示了一個(gè)周期時(shí)間為tc的循環(huán)發(fā)送的I-PDU。這個(gè)I-PDU由所有具有ComTransferProperty PENDING的信號(hào)組成。它被配置為當(dāng)TMS計(jì)算為true時(shí)發(fā)生傳輸。

由于配置了ComFilter的參數(shù)ComFilterAlgorithm ALWAYS，當(dāng)TMS計(jì)算為false時(shí)，不需要配置傳輸模式。

對(duì)于I-PDU內(nèi)的所有信號(hào)，ComFilter的ComFilterAlgorithm參數(shù)是否設(shè)置為ALWAYS或是否未定義ComFilter(對(duì)TMS的評(píng)估沒(méi)有貢獻(xiàn))，對(duì)行為沒(méi)有任何影響。

3.2?Use case 2

用例2顯示了一個(gè)I-PDU，每當(dāng)上層(Com_SendSignal或Com_SendSignalGroup)給出一個(gè)值時(shí)，這個(gè)I-PDU就會(huì)被發(fā)送三次。兩次傳輸之間的時(shí)間是td。這個(gè)I-PDU由信號(hào)組成，這些信號(hào)都具有ComTransfer屬性觸發(fā)。它被配置為當(dāng)TMS計(jì)算為true時(shí)發(fā)生傳輸。

如果RTE在正在進(jìn)行的重復(fù)周期完成之前有一個(gè)新的發(fā)送請(qǐng)求，則開(kāi)始新的重復(fù)周期，并丟棄上一個(gè)重復(fù)周期的其余部分。

3.3?Use case 3

用例3顯示了一個(gè)I-PDU，如果值v = a (TMS計(jì)算為真)，則循環(huán)時(shí)間tc1發(fā)送，如果值v = b (TMS計(jì)算為假)，則循環(huán)時(shí)間tc2發(fā)送。I-PDU由信號(hào)組成，這些信號(hào)都具有ComTransferProperty PENDING。

由新值v = b引起的TMS切換，在下一個(gè)主函數(shù)中開(kāi)始一個(gè)新的循環(huán)，并將新值發(fā)送出去。然而，必須考慮最小延遲時(shí)間dt，因?yàn)镃omEnableMDTForCyclicTransmission被設(shè)置為true.

3.4User case 4

用例4顯示了一個(gè)I-PDU，如果值v = a (TMS計(jì)算為true)，如果值v = b (TMS計(jì)算為false)，則該I-PDU以循環(huán)時(shí)間tc循環(huán)發(fā)送，當(dāng)RTE給出該值時(shí)，該I-PDU將發(fā)送三次。兩次傳輸之間的時(shí)間為td。I-PDU由所有具有ComTransferProperty triggers的信號(hào)組成。

從ComTxModeMode DIRECT切換到PERIODIC之后，在下一個(gè)主函數(shù)中開(kāi)始循環(huán)，并根據(jù)ComMin imumDelayTime dt發(fā)送新值a。

3.5Use case 5

用例5顯示了一個(gè)I-PDU，它以周期時(shí)間tc循環(huán)發(fā)送，如果RTE給出的值(相同或新的值)也會(huì)直接發(fā)送三次。這三次傳輸之間的時(shí)間總是td。I-PDU由所有具有ComTransferProperty triggers的信號(hào)組成。

如果由ComTxModeMode MIXED的周期部分引起的下一次傳輸應(yīng)該發(fā)生在DIRECT (N-Times)部分傳輸后的超時(shí)dt (ComMinimumDelayTime)內(nèi)，則該發(fā)送將被延遲，直到最小延遲時(shí)間過(guò)去。然而，在此之后，周期部分的下一個(gè)周期被縮短，因此只有周期部分的中間相移，而沒(méi)有連續(xù)相移。

3.6Use case 6

用例6顯示了一個(gè)I-PDU，如果值v = b (TMS計(jì)算為false)，則該I-PDU以周期時(shí)間tc2循環(huán)發(fā)送。如果值v = a (TMS計(jì)算為真)，它將以周期時(shí)間tc1循環(huán)發(fā)送，當(dāng)值v = a由RTE給出時(shí)，它也將直接發(fā)送三次。這三次傳輸之間的時(shí)間總是td。I-PDU由所有具有ComTransferProperty triggers的信號(hào)組成。

這在實(shí)踐中的一個(gè)用法是，例如，控制窗戶升降電機(jī)的按鈕的信號(hào)。如果沒(méi)有按下按鈕，則會(huì)有一個(gè)很長(zhǎng)的循環(huán)時(shí)間tc1。如果按下，此信息以短周期時(shí)間tc2分布。如果按鈕再次釋放，則從下一個(gè)主要功能開(kāi)始，此信息將使用td分發(fā)三次，之后再次使用較長(zhǎng)的循環(huán)時(shí)間。

3.7Use case 7

用例7類似于用例5，但是禁用了ComEnableMDTForCyclicTransmission，并將ComTxModeNumberOfRepetitions設(shè)置為1。

與用例5相反，這里的最小延遲計(jì)時(shí)器既沒(méi)有為循環(huán)部分的周期性傳輸啟動(dòng)，也沒(méi)有為混合模式的直接部分的重復(fù)傳輸啟動(dòng)。這可能導(dǎo)致在時(shí)間跨度dt內(nèi)連續(xù)兩次傳輸，如場(chǎng)景b和c所示。

4.問(wèn)題回答

問(wèn)題1：Com模塊如何實(shí)現(xiàn)事件幀發(fā)送？

答：我們需要把需要事件幀發(fā)送的IPDU的ComTxModeMode配置為DIRECT，同事IPDU中的Signal的ComTransferProperty配置為T(mén)RIGGERED（或者TRIGGERED_xxx）。這樣當(dāng)我們?cè)赟WC通過(guò)RTE寫(xiě)這個(gè)信號(hào)的（調(diào)用Com_SendSignal）的時(shí)候就會(huì)觸發(fā)事件幀的發(fā)送。

問(wèn)題2：Com模塊如何實(shí)現(xiàn)報(bào)文周期的快慢切換發(fā)送？

答：我們需要把需要切換報(bào)文周期時(shí)間的IPDU的ComTxModeTrue和ComTxModeFalse兩個(gè)配置容器里面的時(shí)間參數(shù)配置為快慢周期兩種不同配置，然后把IPDU中用來(lái)觸發(fā)發(fā)送模式切換的Signal的ComFilter配置為符合我們需求（例如配置為Value == X濾波值為T(mén)rue，否則為False），這樣在SWC中通過(guò)寫(xiě)Signal（調(diào)用Com_SendSignal）的不同值就能觸發(fā)IPDU以不同的周期發(fā)送。

編輯：黃飛

?