CAN Driver (Can)

يتحكم مشغل CAN في وحدات تحكم CAN الخاصة بوحدة عتادية (Hardware-Unit) ويمثل طبقة العتاد أسفل CAN Interface. ويقوم بإبلاغها بالاستقبال، وتأكيد الإرسال، وBus-off، وتغيير الوضع عبر رد النداء [SWS_Can_00234]. ووفقًا لـ Can_Init، تكون جميع وحدات التحكم في STOPPED. وتبدأ كل وحدة تحكم بشكل فردي وغير متزامن باستخدام Can_SetControllerMode؛ ولا يتم الإبلاغ عن النجاح إلا لاحقًا [SWS_Can_00230]. ويتم الإرسال باستخدام Can_Write عبر مقابض إرسال العتاد (Hardware-Transmit-Handles). وإذا لم يكن هناك كائن إرسال متاح، يُرجع المشغل CAN_BUSY، ويقوم CanIf بتخزين الطلب مؤقتًا.

المزيد ›

يغلّف مشغل CAN كل وصول إلى وحدات تحكم CAN الخاصة بوحدة عتادية. وهو يخدم CAN Interface كمستخدم وحيد ويبلغ عن الاستقبال وتأكيد الإرسال وBus-off وتغيير الوضع عبر ردود نداء CanIf محددة مسبقًا [SWS_Can_00234]. ويقوم ECU State Manager بتهيئته باستخدام Can_Init وCan_ConfigType خاص بالعتاد [SWS_Can_00223]. وبعد ذلك يكون المشغل في CAN_READY وتكون جميع وحدات التحكم في STOPPED SWS CANDriver ص. 29.

مخطط سياق: تضمين Can بين EcuM، وBSW Scheduler، وCanIf، وDET، وOs، وعتاد وحدة التحكم. المصادر: [SWS_Can_00234]، SWS CANDriver ص. 78

تمر كل وحدة تحكم بالحالات UNINIT وSTOPPED وSTARTED وSLEEP [SWS_Can_91013]. ويتم بدؤها بشكل فردي وغير متزامن باستخدام Can_SetControllerMode: إذ تعني E_OK فقط «مقبول» [SWS_Can_00230]. ويبلغ المشغل عن الحالة التي تم الوصول إليها لاحقًا عبر CanIf_ControllerModeIndication SWS CANDriver ص. 33. وينقل Bus-off وحدة التحكم إلى STOPPED دون استعادة عتادية؛ وينقلها تنبيه الناقل (Bus-Wakeup) من SLEEP إلى STOPPED SWS CANDriver ص. 35.

مخطط حالة: انتقالات وحدة التحكم عبر استدعاءات البرمجيات وأحداث Bus-off والتنبيه. المصادر: [SWS_Can_91010]، SWS CANDriver ص. 38

يتم الإرسال باستخدام Can_Write(Hth, PduInfo). وتميز البتان العلويتان من Can_IdType بين CAN 2.0 وCAN FD وكذلك بين Standard-ID وExtended-ID [SWS_Can_00233] [SWS_Can_00416]. وإذا لم يكن كائن الإرسال متاحًا، يُرجع المشغل CAN_BUSY، ويقوم CanIf بتخزين الطلب مؤقتًا [SWS_Can_00039] SWS CANDriver ص. 47. ويتم اكتشاف الأحداث عبر المقاطعة أو من خلال الاستطلاع (Polling). وتوجد للاستطلاع دوال رئيسية دورية SWS CANDriver ص. 41:

• Write وRead: تأكيدات الإرسال والاستقبال
• BusOff وWakeup: أحداث Bus-off والتنبيه
• Mode: انتقالات الأوضاع

الدوال الرئيسية معرّفة في [SWS_Can_00225] إلى [SWS_Can_00228] و[SWS_Can_00368].

في حالة حدوث خطأ، يبلغ المشغل عن أخطاء التطوير مثل CAN_E_UNINIT أو CAN_E_TRANSITION إلى DET [SWS_Can_91019]. وعندئذٍ تُرجع الدوال ذات القيمة المعادة E_NOT_OK SWS CANDriver ص. 48. ويتولى CanSM عملية استعادة Bus-off عبر CanIf. ويُفترض أن تتم إعادة التشغيل مجددًا عبر Can_SetControllerMode(CAN_CS_STARTED) SWS CANInterface ص. 138. ويمكن الاستعلام عن حالة الخطأ وعدادات الأخطاء؛ إلا أن قيم العدادات لا تُعد حالة ناقل موثوقة [SWS_Can_91004] [SWS_Can_00516]. سؤال (مفتوح)

المزيد ›

الدور: مشغل قريب من العتاد بين CanIf ووحدات تحكم CAN

يغلّف مشغل CAN كل وصول إلى عتاد CAN الخاص بوحدة عتادية. وتتم تغييرات حالة وحدات التحكم فقط عبر Can_Init وCan_SetBaudrate وCan_SetControllerMode. ولا يخزن المشغل تغييرات الحالة بنفسه SWS CANDriver ص. 30. وشريكه للأعلى هو CAN Interface. وجميع ردود النداء التي يستدعيها المشغل منفذة في CanIf وغير قابلة للتهيئة: CanIf_RxIndication وCanIf_TxConfirmation وCanIf_ControllerBusOff وCanIf_ControllerModeIndication. وبالإضافة إلى ذلك، فإنه يحتاج إلى Det_ReportRuntimeError وخدمة Os GetCounterValue [SWS_Can_00234] SWS CANDriver ص. 73. والأنواع المستوردة تنحدر ضمن جملة أمور من ComStack_Types وEcuM وOs [SWS_Can_00222].

يقوم ECU State Manager بتهيئة المشغل عبر Can_Init. ووفقًا لملاحظة التنفيذ، فإنه يستدعي الدالة مرة واحدة كحد أقصى أثناء وقت التشغيل [SWS_Can_00223] SWS CANDriver ص. 29. ويستدعي BSW Scheduler الدوال الرئيسية الدورية مباشرةً. ولا تحتوي هذه الدوال على معلمات ولا على قيمة معادة وهي غير قابلة لإعادة الدخول (non-reentrant)؛ ولا يوجد ترتيب تنفيذ مفروض SWS CANDriver ص. 78. ولا يقدم المشغل أي ردود نداء باتجاه الأسفل. ولا يجوز مخاطبة وحدات تحكم CAN الخارجية إلا عبر واجهات برمجة تطبيقات MCAL المتزامنة مثل SPI SWS CANDriver ص. 76.

مخطط سياق: تتم تهيئة Can بواسطة EcuM، ويتم استدعاؤه دوريًا بواسطة BSW Scheduler، ويستخدمه CanIf. وهو يرسل تقاريره إلى CanIf وEcuM وDET، ويستخدم Os للمهل الزمنية (Timeouts). المصادر: [SWS_Can_00234]، SWS CANDriver ص. 45، SWS CANDriver ص. 78

من تشغيل الطاقة حتى STARTED: حالات المشغل ووحدة التحكم

يعرف المشغل ككل الحالتين CAN_UNINIT وCAN_READY فقط. وبعد إعادة الضبط (Reset)، يكون في CAN_UNINIT. يقوم Can_Init بتهيئة جميع وحدات التحكم وفقًا للتهيئة وينتقل بعدها إلى CAN_READY. ويضبط Can_DeInit حالة الوحدة على CAN_UNINIT قبل إلغاء تهيئة وحدات التحكم [SWS_Can_00223] [SWS_Can_91002] SWS CANDriver ص. 29.

وبمعزل عن ذلك، تمتلك كل وحدة تحكم أربع حالات من Can_ControllerStateType: CAN_CS_UNINIT وCAN_CS_STOPPED وCAN_CS_STARTED وCAN_CS_SLEEP [SWS_Can_91013].

• في STOPPED تكون وحدة التحكم مهيأة، لكنها لا تشارك في الناقل ولا ترسل إطارات الأخطاء (Error Frames) ولا إقرارات الاستلام (Acknowledges).
• STARTED هو التشغيل العادي.
• لا يختلف SLEEP عن STOPPED إلا في الأجهزة التي تتوفر على وضع السكون SWS CANDriver ص. 31.

ينقل Can_Init جميع وحدات التحكم إلى STOPPED SWS CANDriver ص. 32. وينقلها Can_DeInit من STOPPED أو SLEEP إلى UNINIT [SWS_Can_91010] SWS CANDriver ص. 38. ولا يوجد مسار مباشر من STARTED إلى UNINIT SWS CANDriver ص. 38.

مخطط حالة: دورة حياة وحدة تحكم CAN. تُطلق البرمجيات وأحداث الناقل الانتقالات؛ ولا يؤدي للرجوع إلى UNINIT سوى Can_DeInit من STOPPED أو SLEEP. المصادر: [SWS_Can_91013]، [SWS_Can_91010]، SWS CANDriver ص. 38، SWS CANDriver ص. 34، SWS CANDriver ص. 35

يتم بدء كل وحدة تحكم بشكل فردي باستخدام Can_SetControllerMode(CAN_CS_STARTED) SWS CANDriver ص. 29. وتعمل الخدمة بشكل غير متزامن: تعني E_OK فقط أن الطلب قد قُبل [SWS_Can_00230]. ومع كل انتقال إلى STARTED، تتم إعادة تهيئة وحدة التحكم بالتهيئة التي تم استخدامها مؤخرًا بواسطة Can_Init أو Can_SetBaudrate SWS CANDriver ص. 59. ويمكن للعتاد أن يطبق التغيير مع تأخير؛ ولذلك يبلغ المشغل عن الحالة التي تم الوصول إليها لاحقًا عبر CanIf_ControllerModeIndication؛ وتراقب طبقة عليا ما إذا كان الهدف قد تحقق SWS CANDriver ص. 33. ويكتشف Can_MainFunction_Mode انتقالات الأوضاع التي يتم استطلاعها [SWS_Can_00368]. ويستعلم Can_GetControllerMode عن الوضع الحالي بشكل متزامن [SWS_Can_91014].

مخطط تسلسل: التهيئة بواسطة EcuM والبدء غير المتزامن لوحدة تحكم. لا يتبع إشعار النجاح إلا بعد الاستطلاع في Can_MainFunction_Mode. المصادر: [SWS_Can_00230]، [SWS_Can_00368]، SWS CANInterface ص. 156، SWS CANDriver ص. 29

الإرسال عبر مقابض إرسال العتاد

يمرر CanIf أوامر الإرسال باستخدام Can_Write(Hth, PduInfo). وتحدد Hth كائن إرسال العتاد، وبالتالي وحدة التحكم أيضًا، لأن أرقام HTH تكون فريدة ضمن وحدة العتاد الواحدة [SWS_Can_00233]. ويشمل Can_HwHandleType افتراضيًا 0..0x0FF، وفي حالة وجود أكثر من 255 كائن عتاد يشمل النطاق الموسع حتى 0xFFFF [SWS_Can_00429]. ويجمع Can_PduType الحقول swPduHandle وlength وid وsdu [SWS_Can_00415].

في Can_IdType، تشفّر البتان الأكثر أهمية نوع الإطار [SWS_Can_00416]:

• 00: CAN مع Standard-ID
• 01: CAN FD مع Standard-ID
• 10: CAN مع Extended-ID
• 11: CAN FD مع Extended-ID

يتيح ذلك خلط إطارات CAN 2.0 وإطارات CAN FD على مستوى الإطار، بشرط تفعيل تهيئة معدل نقل البود لـ FD لوحدة التحكم SWS CANDriver ص. 49 SWS CANInterface ص. 71.

يجب أن يكون Can_Write آمنًا بالنسبة للخيوط (thread-safe)، لأن CanIf_Transmit قابل لإعادة الدخول (reentrant). ويُرجع المشغل CAN_BUSY إذا لم يكن أي كائن إرسال متاحًا أو إذا تعذر تنفيذ استدعاء وقائي بصورة قابلة لإعادة الدخول [SWS_Can_00039] SWS CANDriver ص. 47. وعندئذٍ يقوم CanIf بتخزين الطلب مؤقتًا. وإذا أصبح أحد الكائنات متاحًا، يستدعي CanIf Can_Write مجددًا وفقًا لترتيب الأولوية SWS CANInterface ص. 48. ويحتفظ المشغل بـ swPduHandle حتى CanIf_TxConfirmation المقترنة به SWS CANDriver ص. 35. ولمنع انعكاس الأولوية، يمكن تهيئة الإرسال المتعدد (Multiplexed Transmission) بشكل ثابت؛ حيث تشكل عدة كائنات عتاد مقبض HTH واحدًا SWS CANDriver ص. 40.

مخطط تسلسل: أمر الإرسال مع المسارين E_OK وCAN_BUSY، يليه التأكيد عبر المقاطعة أو الاستطلاع. بعد ذلك يمكن لـ CanIf تقديم L-PDU مخزنة مؤقتًا. المصادر: [SWS_Can_00233]، [SWS_Can_00039]، SWS CANInterface ص. 142، SWS CANInterface ص. 48

الاستقبال والدوال الرئيسية الدورية

عند الاستقبال، يستدعي المشغل CanIf_RxIndication؛ حيث يمرر المعرّف (ID)، وكائن العتاد، وControllerId التجريدي الخاص بـ CanIf، بالإضافة إلى الطول والمؤشر إلى L-SDU. وفي حالة الإطارات الموسعة (Extended-Frames)، يضبط المشغل MSB للمعرّف لكي يتعرف CanIf على نوع الإطار SWS CANDriver ص. 43. واختياريًا، يتم مسبقًا تفعيل استدعاء اختياري لـ L-PDU قابل للتهيئة <LPDU_CalloutName> [SWS_Can_00443]. وإذا أرجع false، فلا تتم معالجة L-PDU بشكل إضافي وفقًا لموضع التوثيق (R25-11) SWS CANDriver ص. 77.

يتم اكتشاف الأحداث عبر المقاطعة أو من خلال استطلاع رايات الحالة (Statusflags). ويجب أن يكون التشغيل بالاستطلاع الخالص دون أي مقاطعات قابلاً للتهيئة. وأثناء الاستطلاع، تستدعي الدوال الرئيسية نفس ردود النداء، ولكن من سياق المهمة (Task) بدلاً من سياق ISR SWS CANDriver ص. 41. وتستطلع كل دالة رئيسية نوع حدث واحد:

• Can_MainFunction_Write: تأكيدات TX [SWS_Can_00225]
• Can_MainFunction_Read: دلالات RX [SWS_Can_00226]
• Can_MainFunction_BusOff: أحداث Bus-off [SWS_Can_00227]
• Can_MainFunction_Wakeup: أحداث التنبيه (Wakeup) [SWS_Can_00228]
• Can_MainFunction_Mode: انتقالات الأوضاع [SWS_Can_00368]

تذكر أوصاف R20-11 الخاصة بـ Read وWrite حالة POLLING فقط [SWS_Can_00225] [SWS_Can_00226]. وتضيف مواضع التوثيق في الإصدارات اللاحقة MIXED؛ وعندئذٍ لا يتم استطلاع سوى الكائنات التي تحتوي على CanHardwareObjectUsesPolling = TRUE SWS CANDriver ص. 81 SWS CANDriver ص. 79. ولا تثبت متطلبات R20-11 هذا التوسع. وإذا تم تكوين فترات متعددة عبر CanMainFunctionRWPeriods، تحصل أسماء الدوال على اللاحقة _<ShortName> [SWS_Can_00441] SWS CANDriver ص. 122. وبدون أي استطلاع، يُسمح بتنفيذ دالة رئيسية كتعريف فارغ (empty Define) SWS CANDriver ص. 81.

مخطط تسلسل: الاستقبال في نمط الاستطلاع مع تسوية المعرّف (ID-Normierung)، واستدعاء اختياري لـ L-PDU اختياري وتمرير إلى CanIf. المصادر: [SWS_Can_00226]، [SWS_Can_00443]، SWS CANInterface ص. 153، SWS CANDriver ص. 43

السكون والتنبيه والتحكم في المقاطعات

يتعامل المشغل فقط مع عمليات التنبيه التي تكتشفها وحدة التحكم نفسها، وليس تلك التي تتم عبر جهاز الإرسال والاستقبال (Transceiver) SWS CANDriver ص. 45. وفي حالة التنبيه العتادي، تنتقل وحدة التحكم من SLEEP إلى STOPPED. ولا تتم معالجة L-PDU المسببة بشكل إضافي. ويتم استدعاء EcuM_CheckWakeup في المقاطعة أو في Can_MainFunction_Wakeup، مع المصدر الذي تم تكوينه عبر CanWakeupSourceRef SWS CANDriver ص. 35. ويستدعي EcuM بعد ذلك عبر CanIf Can_CheckWakeup. وتبلغ هذه الدالة عن التنبيه المكتشف عبر EcuM_SetWakeupEvent [SWS_Can_00360] SWS CANDriver ص. 63. وللحماية من التنبيهات الخاطئة، يقوم EcuM وCanIf بالتحقق من الصحة دون مشاركة المشغل SWS CANDriver ص. 45.

Can_DisableControllerInterrupts وCan_EnableControllerInterrupts قابلان لإعادة الدخول ويعملان بشكل متداخل. بعد n من استدعاءات Disable، يلزم إجراء n من استدعاءات Enable. ويبقى استدعاء Enable دون استدعاء Disable سابق دون أي تأثير [SWS_Can_00231] [SWS_Can_00232] SWS CANDriver ص. 61 SWS CANDriver ص. 62.

مخطط تسلسل: تنبيه الناقل من SLEEP، والإبلاغ إلى EcuM والاستعلام عبر CanIf باستخدام Can_CheckWakeup. المصادر: [SWS_Can_00360]، [SWS_Can_00228]، SWS CANDriver ص. 45، SWS CANDriver ص. 35

مجموعات التهيئة والأقسام وارتباط المثيل

يتلقى Can_Init مؤشرًا إلى Can_ConfigType. وتحتوي هذه البنية المخصصة للعتاد على إعدادات لجميع وحدات التحكم ومراجع إلى تكوينات وحدات التحكم الفردية [SWS_Can_00223] [SWS_Can_00413]. وتدعم الوحدة VARIANT-PRE-COMPILE وVARIANT-POST-BUILD SWS CANDriver ص. 96. وفي مثال Post-build، يتم اختيار إحدى مجموعات التهيئة المتعددة عند استدعاء Can_Init EXP LayeredSoftwareArchitecture ص. 120. وبالنسبة لكل وحدة تحكم، يحدد CanController من بين أمور أخرى CanRxProcessing وCanTxProcessing وCanBusoffProcessing وCanWakeupProcessing وواحدًا على الأقل من CanControllerBaudrateConfig SWS CANDriver ص. 101.

في أنظمة الأقسام المتعددة (Multi-Partition-Systemen)، تعمل الوحدة في كل قسم كمثيل مستقل. ولا يؤثر استدعاء API إلا في القسم الخاص به فقط [SWS_Can_CONSTR_00508]. وتنطبق ثلاث قواعد على تخصيص الأقسام:

• يجب أن تكون الأقسام في CanControllerEcucPartitionRef مجموعة فرعية من الأقسام في CanEcucPartitionRef [SWS_Can_CONSTR_00509].
• تشير وحدة التحكم وقناة جهاز الإرسال والاستقبال لقناة اتصال ما إلى نفس القسم [SWS_Can_CONSTR_00510].
• يرفض المشغل التخصيصات غير المدعومة [SWS_Can_00507].

تتميز وحدات Can المتعددة في وحدة تحكم إلكترونية (ECU) واحدة ببادئة دوال معدلة SWS CANDriver ص. 51.

التصرف في حالة الخطأ

عند تفعيل Development Error Detection، يبلغ برنامج التشغيل عن أخطاء التطوير إلى DET. وتتراوح الرموز من CAN_E_PARAM_POINTER (0x01) عبر CAN_E_UNINIT (0x05) وCAN_E_TRANSITION (0x06) إلى CAN_E_INIT_FAILED (0x09) [SWS_Can_91019]. بعد العودة من DET، تعود الدالة على الفور؛ ثم تُرجع الدوال ذات القيمة المرجعة E_NOT_OK SWS CANDriver ص. 48. بعض الأمثلة:

• يُبلغ Can_DeInit عن CAN_E_TRANSITION طالما كانت وحدة التحكم في الحالة STARTED [SWS_Can_91012] SWS CANDriver ص. 59.
• تم تخصيص CAN_E_TRANSITION للانتقالات غير المسموح بها في Can_SetControllerMode. ويكون سلوكها غير محدد في الكود الإنتاجي SWS CANDriver ص. 30 SWS CANDriver ص. 32.

كخطأ أثناء التشغيل، تم تعريف CAN_E_DATALOST لرسائل الاستقبال المفقودة [SWS_Can_91020]. ومن المرجح أن يتم الإبلاغ عنه عبر Det_ReportRuntimeError المطلوب [SWS_Can_00234]. سؤال Q-50225b25430c9660 (مفتوح)

إذا انتقلت وحدة تحكم إلى Bus-off، فإنها تنتقل من STARTED إلى STOPPED. ولا يقوم برنامج التشغيل بإجراء استعادة للعتاد (Hardware-Recovery). بل يبلغ عن الحدث عبر مقاطعة أو في Can_MainFunction_BusOff عبر CanIf_ControllerBusOff [SWS_Can_00227] SWS CANDriver ص. 35. ويتولى CanSM عملية الاستعادة، حيث يبلغه CanIf بـ CanSM_ControllerBusOff SWS CANInterface ص. 138. تفسير: من المرجح أن تتم إعادة التشغيل مجددًا عبر Can_SetControllerMode(CAN_CS_STARTED)، الذي يعيد تحميل التكوين أثناء ذلك SWS CANDriver ص. 59. سؤال Q-83e484ab9f8b1aac (مفتوح)

مخطط تسلسلي: اكتشاف وإبلاغ Bus-off حتى CanSM. إعادة التشغيل المصنفة كتفسير غير مثبتة بشكل صريح. المصادر: [SWS_Can_00227]، [SWS_Can_00234]، SWS CANDriver ص. 35، SWS CANInterface ص. 138

لأغراض التشخيص، يوفر Can_GetControllerErrorState حالة الخطأ: ACTIVE أو PASSIVE أو BUSOFF [SWS_Can_91004] [SWS_Can_91003]. كما يمكن الاستعلام عن عدادات أخطاء Rx وTx أيضًا. وإذا لم توفرها وحدة التحكم، فإن الدوال تُرجع E_NOT_OK. ونظرًا لأن العتاد يدير العدادات بشكل غير متزامن، فإن القيم لا تصلح لبناء افتراضات حول حالة الناقل [SWS_Can_00511] [SWS_Can_00516] SWS CANDriver ص. 67. يصف Can_ErrorType مجموعة شاملة من أنواع أخطاء العتاد النمطية، من أخطاء البتات حتى Bus-Lock [SWS_Can_91021].

لتفادي العتاد غير المستجيب، يستخدم برنامج التشغيل OsCounter للمهل الزمنية (Timeouts) SWS CANDriver ص. 23. وإذا لم يدخل تغيير الوضع حيز التنفيذ خلال CanTimeoutDuration، فإن Can_SetControllerMode تخرج من الدالة بدلاً من الحظر SWS CANDriver ص. 33. وإذا حدث إيقاظ للناقل (Bus-Wakeup) أثناء الانتقال إلى وضع السكون، فإن Can_SetControllerMode(CAN_CS_STOPPED) يُرجع E_NOT_OK SWS CANDriver ص. 35.

أدلة تفصيلية إضافية

• دورة حياة برنامج التشغيل: [SWS_Can_00223]، [SWS_Can_91002]، SWS CANDriver ص. 29
• حالات وحدة التحكم ومخطط توضيحي من R20-11: [SWS_Can_91013]، [SWS_Can_91010]، SWS CANDriver ص. 38
• تغيير الوضع غير المتزامن وتسلسل البدء: [SWS_Can_00230]، SWS CANInterface ص. 156
• الإرسال، وأنواع الإطارات وCAN_BUSY: [SWS_Can_00233]، [SWS_Can_00416]، [SWS_Can_00039]
• الدوال الرئيسية والاستقصاء (Polling): [SWS_Can_00225]–[SWS_Can_00228]، [SWS_Can_00368]، SWS CANDriver ص. 41
• رموز الأخطاء: [SWS_Can_91019]، [SWS_Can_91020]؛ الأقسام: [SWS_Can_00507]

العديد من مواضع الوثائق مأخوذة من R23-11 إلى R25-11. والمعيار الإلزامي لـ R20-11 هو المتطلبات المذكورة. ويأتي مخطط الحالات SWS CANDriver ص. 38 مباشرة من R20-11.

توفر وحدة تشغيل CAN وصولاً عتادياً مجرداً ومباشراً لمتحكمات شبكة CAN في طبقة MCAL، متيحةً إرسال واستقبال رسائل L-PDU التقليدية وبصيغة CAN FD بدقة وموثوقية عالية [SWS_Can_00233] SWS_CANDriver ص 49. تدير الوحدة دورة حياة المتحكمات العتادية وانتقالات حالاتها بين التوقف والتشغيل والسكون وتدعم كلاً من آليتي المقاطعات والاستقصاء الدوري [SWS_Can_00230] [SWS_Can_00007]. وتلتزم بضمان استقرار الشبكة من خلال الرصد المستمر لأحداث انقطاع الاتصال (Bus-Off) وإدارة طوابير الانتظار لمنع انعكاس الأولويات وتوفير آليات حماية صارمة للمناطق الحرجة [SWS_Can_00020] [SWS_Can_00403].

المزيد ›

تمثل وحدة تشغيل CAN الركيزة المباشرة لطبقة تجريد العتاد (MCAL) في AUTOSAR Classic، حيث تختص بالنفاذ المباشر لسجلات وحدات تحكم CAN وعزل الطبقات العليا عن التباينات العتادية للمايكروكنترولر SWS_CANDriver ص 29. تتولى الوحدة تهيئة العتاد وإدارة دورة حياة المشغل والمتحكمات عبر التحول بين حالات التهيئة والتوقف والتشغيل والسكون [SWS_Can_00223] [SWS_Can_00230] [SWS_Can_91013].

مخطط حالات: آلة حالات متحكم CAN والانتقالات التشغيلية بين حالات STOPPED وSTARTED وSLEEP وUNINIT. المصادر: [SWS_Can_91013]، [SWS_Can_00259]، [SWS_Can_00017]، [SWS_Can_00020]، AUTOSAR_SWS_CANDriver ص 38.

يتدفق نقل البيانات عبر الوظيفة [SWS_Can_00233] باستخدام مقابض كائنات الإرسال العتادية (HTH) وبنية البيانات [SWS_Can_00415]، مع إرجاع القيمة CAN_BUSY في حال انشغال الكائن العتادي [SWS_Can_00039] لتأكيد الإرسال لاحقاً عبر CanIf_TxConfirmation [SWS_Can_00016]. وفي مسار الاستقبال، تُمرر الحزم بعد اجتياز مرشحات العتاد وفحص دالة النداء الخارجي [SWS_Can_00443] مباشرة إلى الطبقة العليا بواسطة CanIf_RxIndication [SWS_Can_00234].

مخطط تسلسل: تدفق إرسال رسالة L-PDU والتحقق من توفر الكائن العتادي ثم تأكيد الإرسال عبر CanIf. المصادر: [SWS_Can_00233]، [SWS_Can_00039]، [SWS_Can_00276]، [SWS_Can_00016].

تتيح الوحدة خيارات مرنة لمعالجة الأحداث إما عبر المقاطعات المحمية بالتعطيل والتمكين التراكمي [SWS_Can_00231] [SWS_Can_00232] أو عبر الاستقصاء الدوري التام للمهام المجدولة [SWS_Can_00007] [SWS_Can_00225] [SWS_Can_00226]. كما توفر آليات دقيقة لتشخيص جودة الشبكة عبر عدادات الأخطاء [SWS_Can_00511] واستعلام حالات الخطأ [SWS_Can_91004]، وإدارة أحداث عزل الناقل (Bus-Off) بنقل المتحكم إلى حالة التوقف وإخطار واجهة CAN لبدء إجراءات الاستعادة [SWS_Can_00020] [SWS_Can_00234].

المزيد ›

الدور المعماري والحدود النظامية لوحدة تشغيل CAN

تُعد وحدة تشغيل CAN المكون الأساسي في طبقة تجريد المتحكم الدقيق (MCAL) ضمن بنية AUTOSAR Classic، حيث تختص بالنفاذ المباشر إلى سجلات العتاد وعزل الطبقات العليا عن التفاصيل الفيزيائية لوحدات التحكم الدقيقة وشبكات CAN SWS_CANDriver ص 29. تتحدد المسؤولية الوظيفية للوحدة في إتاحة واجهات موحدة لإرسال واستقبال واستقصاء رسائل بروتوكول CAN التقليدي وCAN FD، بالإضافة إلى رصد حالات الخطأ والتحكم في دورة حياة المتحكمات المتصلة بالشبكة SWS_CANDriver ص 49.

تتكامل الوحدة عمودياً في المقام الأول مع واجهة CAN ([SWS_Can_00234])؛ إذ توجه الطبقة العليا طلبات الإرسال حصرياً من خلال الوظيفة [SWS_Can_00233] وتستقبل إشعارات الإرسال والاستقبال وأحداث انقطاع الاتصال (Bus-Off) عبر دوال الرد الإلزامية مثل CanIf_TxConfirmation وCanIf_RxIndication وCanIf_ControllerBusOff SWS_CANDriver ص 73. وإلى جانب ذلك، تتفاعل الوحدة مع مدير حالة وحدة التحكم الإلكترونية (EcuM) لإدارة الإيقاظ عبر [SWS_Can_00360]، ومع وحدة تتبع الأخطاء التطويرية (DET) للإبلاغ عن الانتهاكات التشغيلية وبارامترات الاستدعاء [SWS_Can_00026].

إدارة دورة حياة المشغل وحالات وحدات التحكم (Controllers)

تعتمد الوحدة نموذجاً ثنائي المستويات للتحكم بالحالة: مستوى مشغل البرمجيات العام (Driver State) ومستوى وحدات التحكم العتادية المستقلة (Controller State) SWS_CANDriver ص 29. عند بدء التشغيل أو إعادة الضبط الفيزيائي يدخل المشغل في الحالة CAN_UNINIT [SWS_Can_00103]. ويجري استدعاء الخدمة التزامنية [SWS_Can_00223] لتهيئة سجلات العتاد المشتركة وجميع المتحكمات ونقل المشغل إلى الحالة CAN_READY بمجرد اكتمال تهيئة البنية التحتية بنجاح [SWS_Can_00246]، مع نقل كافة المتحكمات العتادية إلى حالة التوقف STOPPED [SWS_Can_00259].

مخطط حالات: دورة حياة مشغل CAN الإجمالية والانتقال بين حالتي عدم التهيئة والجاهزية. المصادر: [SWS_Can_00103]، [SWS_Can_00246]، [SWS_Can_91009]، SWS_CANDriver ص 29.

تتم إدارة كل متحكم عتادي ككيان مستقل يخضع لآلة الحالات المعرفة بالنوع [SWS_Can_91013]، والتي تشمل الحالات: UNINIT وSTOPPED وSTARTED وSLEEP AUTOSAR_SWS_CANDriver ص 38. تُنفذ التحولات البرمجية للحالات عبر استدعاء الوظيفة غير التزامنية [SWS_Can_00230] [SWS_Can_00017]. فعند طلب التحول إلى CAN_CS_STARTED، يُعاد تهيئة المتحكم بالبارامترات المحددة في الإعداد المسبق لضمان المشاركة السليمة في الشبكة [SWS_Can_00384]. ولإلغاء تهيئة الوحدة بالكامل، تُستدعى الدالة [SWS_Can_91002] التي تُلزم المشغل بنقل حالته إلى CAN_UNINIT وإرجاع كافة المتحكمات إلى UNINIT [SWS_Can_91009] [SWS_Can_91010]، شريطة ألا يكون أي متحكم في الحالة STARTED لتجنب إطلاق الخطأ التطويري CAN_E_TRANSITION [SWS_Can_91012].

مخطط حالات: آلة حالات متحكم CAN والانتقالات التشغيلية بين حالات STOPPED وSTARTED وSLEEP وUNINIT. المصادر: [SWS_Can_91013]، [SWS_Can_00259]، [SWS_Can_00017]، [SWS_Can_00020]، AUTOSAR_SWS_CANDriver ص 38.

مسار نقل البيانات وتدفق الإرسال (L-PDU Transmission)

تبدأ دورة إرسال وحدات بيانات البروتوكول المنطقي (L-PDU) باستدعاء الطبقة العليا للوظيفة [SWS_Can_00233]، مع تمرير مقبض كائن الإرسال العتادي (HTH) من النوع [SWS_Can_00429] وبنية الحزمة المعرفة بالنوع [SWS_Can_00415] التي تحتوي على المعرف [SWS_Can_00416] ومؤشر البيانات وحجمها ومقبض البرمجيات swPduHandle SWS_CANDriver ص 53. تحتفظ الدالة بالمقبض swPduHandle إلى حين إخطار واجهة CAN باكتمال المعالجة لتقليص زمن البحث في الطبقة العليا [SWS_Can_00276].

إذا كانت جميع كائنات الإرسال العتادية المخصصة مشغولة بمعالجة حزم سابقة، تُرجع الدالة القيمة الممتدة CAN_BUSY المعرفة بنوع الإرجاع القياسي [SWS_Can_00039]، مما يتيح لواجهة CAN إدارة طوابير الانتظار وإعادة الإرسال لاحقاً وفق الأولويات SWS_CANInterface ص 48. وعند نجاح الإرسال الفعلي على الناقل، يتم تأكيد العملية باستدعاء CanIf_TxConfirmation إما مباشرة ضمن سياق مقاطعة العتاد أو عبر الدالة الدورية [SWS_Can_00225] عند ضبط وضع المعالجة على الاستقصاء [SWS_Can_00016] [SWS_Can_00031].

مخطط تسلسل: تدفق إرسال رسالة L-PDU والتحقق من توفر الكائن العتادي ثم تأكيد الإرسال عبر CanIf. المصادر: [SWS_Can_00233]، [SWS_Can_00039]، [SWS_Can_00276]، [SWS_Can_00016].

لتفادي ظاهرة انعكاس الأولويات (Priority Inversion) في العتاد، تدعم الوحدة نمط الإرسال المتعدد (Multiplexed Transmission) القابل للضبط المسبق [SWS_Can_00277]، والذي يتيح تعيين عدة كائنات إرسال عتادية لمقبض HTH واحد لتمثيل كيان إرسال متكامل للطبقات العليا [SWS_Can_00401]، مع ضمان إرسال الرسائل وفق أسبقية معرفات L-PDU بدقة [SWS_Can_00403].

مسار استقبال البيانات ووظائف النداء الخارجي (L-PDU Reception)

يتم استقبال الرسائل الواردة عبر كائنات الاستقبال العتادية المخصصة بمقابض HRH [SWS_Can_00429]. بعد تجاوز الحزمة لمرشحات العتاد (Hardware Acceptance Filters)، توفر الوحدة واجهة نداء خارجي اختيارية لكل حزمة واردة تحمل النموذج [SWS_Can_00443] SWS_CANDriver ص 77. وإذا أعادت دالة الاستدعاء الخارجي القيمة false، يتم إيقاف معالجة الحزمة على الفور وإسقاطها دون تصعيدها [SWS_Can_00444].

إذا اجتازت الحزمة التحقق المطلوب، يجري تصعيدها إلى واجهة CAN عبر الدالة CanIf_RxIndication [SWS_Can_00234]، حيث يتم تسليم مؤشرات البيانات وحجمها والمقبض العتادي. وفي بيئات استقصاء الاستقبال، تُستدعى الدالة الدورية [SWS_Can_00226] دورياً للتحقق من امتلاء الكائنات العتادية وقراءة الحزم وتمريرها بنفس الكيفية التزامنية كما لو كانت منفذة ضمن سياق خدمة مقاطعة [SWS_Can_00108] SWS_CANInterface ص 153.

مخطط تسلسل: مسار استقبال L-PDU ومعالجتها عبر وظيفة الاستدعاء الاختيارية وإشعار CanIf. المصادر: [SWS_Can_00226]، [SWS_Can_00443]، [SWS_Can_00444]، [SWS_Can_00234].

تدعم الوحدة كذلك تقنية معدل البيانات المرن (CAN FD) التي تتيح التبديل إلى سرعة نقل أعلى خلال مرحلة البيانات وفحص الـ CRC SWS_CANDriver ص 49. ولدعم التعايش بين الرسائل التقليدية ورسائل CAN FD، يُخصص البتان الأكثر أهمية في المعرف [SWS_Can_00416] لتحديد نوع الحزمة بدقة وتوجيه معالجتها العتادية بالصورة السليمة SWS_CANInterface ص 34.

آليات الإشعار: المقاطعات والاستقصاء الدوري وإيقاظ المتحكم

تتيح بنية الوحدة مرونة كاملة في معالجة أحداث العتاد؛ إذ يمكن تهيئتها للعمل بالاعتماد الكامل على المقاطعات، أو بالاعتماد التام على الاستقصاء الدوري (Polling) بدون أي مقاطعات [SWS_Can_00099] [SWS_Can_00007]. ولحماية المناطق الحرجة ومنع تداخل العمليات، توفر الوحدة الدالتين [SWS_Can_00231] و[SWS_Can_00232] لتعطيل وتمكين مقاطعات المتحكم، حيث تطبق الوحدة مبدأ التعطيل التراكمي وتعتمد عداداً داخلياً يتطلب استدعاء دالة التمكين بنفس عدد مرات دالة التعطيل قبل إعادة فتح المقاطعات فعلياً [SWS_Can_00049] [SWS_Can_00202].

في نمط الاستقصاء، يقوم جدول المهام (BSW Scheduler) باستدعاء الدوال المجدولة الدورية المنفصلة دون اشتراط ترتيب تنفيذ مسبق [SWS_Can_00110]: [SWS_Can_00225] لاستقصاء تأكيدات الإرسال، و[SWS_Can_00226] لاستقصاء الحزم المستقبلة، و[SWS_Can_00227] لمتابعة أحداث Bus-Off [SWS_Can_00109]، و[SWS_Can_00368] لمراقبة اكتمال تحولات أوضاع المتحكم [SWS_Can_00369]، بالإضافة إلى [SWS_Can_00228] لاستقصاء أحداث الإيقاظ [SWS_Can_00112].

عند حدوث إيقاظ عتادي عبر الناقل (Hardware Wakeup) أثناء وجود المتحكم في وضع السكون SLEEP، ينتقل المتحكم تلقائياً إلى الحالة STOPPED [SWS_Can_00270]. ولا تتم معالجة الحزمة التي تسببت في الإيقاظ كرسالة بيانات [SWS_Can_00269]، بل تقوم الوحدة بإشعار مدير حالة وحدة التحكم الإلكترونية (EcuM) عبر استدعاء EcuM_CheckWakeup سواء من سياق المقاطعة أو الدالة المجدولة [SWS_Can_00271] [SWS_Can_00364]. ويتولى EcuM التحقق من صحة الإيقاظ واستدعاء [SWS_Can_00360] التي تؤكد وقوع الحدث وتبلغ عنه رسمياً بواسطة EcuM_SetWakeupEvent [SWS_Can_00361] SWS_CANDriver ص 45.

مخطط تسلسل: إجراءات رصد حدث الإيقاظ من ناقل CAN والتنسيق بين المشغل ومدير حالة وحدة التحكم الإلكترونية (EcuM). المصادر: [SWS_Can_00360]، [SWS_Can_00361]، [SWS_Can_00364]، SWS_CANDriver ص 45.

السلوك في حالة الخطأ والتعافي من عزل الناقل (Bus-Off)

تشمل استراتيجية التعامل مع الأخطاء تصنيفاً دقيقاً لحالات العتاد التشغيلية عبر النوع المجدول [SWS_Can_91003]، والذي يحدد الحالات: CAN_ERRORSTATE_ACTIVE (مشاركة كاملة)، وCAN_ERRORSTATE_PASSIVE (مشاركة مع الامتناع عن إرسال إطارات الخطأ الفعالة)، وCAN_ERRORSTATE_BUSOFF (انعزال تام عن الاتصال) SWS_CANDriver ص 49. يمكن للطبقات العليا الاستعلام عن الحالة الراهنة لمتحكم معين عبر الوظيفة التزامنية [SWS_Can_91004]، بالإضافة إلى إمكانية قراءة عدادات أخطاء الاستقبال والإرسال العتادية عبر [SWS_Can_00511] و[SWS_Can_00516] لمراقبة جودة الاتصال على الناقل SWS_CANDriver ص 66.

تحدد المواصفة أيضاً مجموعة واسعة من أنواع أخطاء العتاد المجمعة في [SWS_Can_91021]، مثل أخطاء مراقبة البتات (Bit Monitoring)، وفشل الإقرار (Ack Check)، وفقدان التحكيم (Arbitration Lost)، وأخطاء الحشو والـ CRC وقفل الناقل SWS_CANDriver ص 55. وعلى مستوى أخطاء التشغيل اللحظية (Runtime Errors)، يتم الإبلاغ عن فقدان الرسائل المستقبلة برمز الخطأ CAN_E_DATALOST [SWS_Can_91020]، وتفسير ذلك يُرجَّح أنه ناجم عن طفحان مخازن الاستقبال العتادية قبل تمكن المعالج من استخراج البيانات وقراءتها SWS_CANDriver ص 48.

عندما تتجاوز أخطاء الإرسال الحدود العتادية المسموحة ويدخل المتحكم في حالة Bus-Off، يُجبر المتحكم عتادياً على التحول من الحالة STARTED إلى STOPPED [SWS_Can_00020]. تقوم الوحدة بإخطار واجهة CAN فورياً عبر الاستدعاء CanIf_ControllerBusOff لتتولى الطبقات العليا (مثل CanSM) تنفيذ خوارزمية التعافي واستعادة نشاط الناقل بعد انقضاء فترات الانتظار المقررة [SWS_Can_00234] SWS_CANDriver ص 35. ولمنع توقف النظام أو الدخول في حلقات لا نهائية أثناء انتظار استجابة العتاد المتأخرة، تعتمد الوحدة على خدمة العداد الزمني GetCounterValue لفحص انقضاء المهلة الزمنية المحددة [SWS_Can_00281] [SWS_Can_00398].

أدلة تفصيلية إضافية وتتبع المتطلبات

تتكامل واجهات ومتطلبات المشغل ضمن منظومة متماسكة تغطي كافة متطلبات النقل والتحكم والتشخيص:

• إدارة التهيئة ودورة الحياة: تضمن المتطلبات [SWS_Can_00246] و[SWS_Can_00259] و[SWS_Can_91009] الانتقال المنضبط بين حالات التهيئة والتوقف لكل من المشغل ككل والمتحكمات الفردية، وتوثق ذلك الفقرة SWS_CANDriver ص 29.
• خدمات التشغيل ومعالجة الحزم: ترتكز عمليات تبادل البيانات على تعريفات الحزم في [SWS_Can_00415] ودالة الإرسال [SWS_Can_00233] ودعم الاستدعاء الخارجي [SWS_Can_00443] و[SWS_Can_00444] والتحكم بالأولويات وفق [SWS_Can_00401] و[SWS_Can_00403].
• المزامنة وإدارة المهام المجدولة: تضبط المتطلبات [SWS_Can_00031] و[SWS_Can_00108] و[SWS_Can_00109] و[SWS_Can_00112] و[SWS_Can_00369] سلوك الاستقصاء الدوري الدوري دون التقيد بترتيب تنفيذ ملزم كما نص عليه [SWS_Can_00110].
• رصد الإيقاظ وإدارة الأخطاء: توثق المتطلبات [SWS_Can_00360] و[SWS_Can_00361] و[SWS_Can_00270] مسار إيقاظ النظام، في حين تكفل المتطلبات [SWS_Can_91004] و[SWS_Can_00511] و[SWS_Can_00516] و[SWS_Can_91020] التشخيص الدقيق لجودة الاتصال والتعامل مع عزل الناقل وفق [SWS_Can_00020].