FlexRay State Manager (FrSM)

Der FlexRay State Manager führt je FlexRay-Cluster einen Zustandsautomaten, der die Kommunikationsanforderungen des ComM in Wecken, Anlauf und Abschaltung über das FlexRay Interface umsetzt. FrSM_RequestComMode speichert die Anforderung nur; verarbeitet wird sie erst in der zyklischen Hauptfunktion des Clusters [SWS_FrSM_00020]. Erreichte Modi meldet der FrSM an ComM und BswM. Der BswM kann den Key-Slot-Only-Betrieb beenden oder alle Cluster in den Empfangsbetrieb schalten. Als FullCom gelten nur FRSM_ONLINE und FRSM_LOW_NUMBER_OF_COLDSTARTERS (SWS FrSM S. 38).

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Der FlexRay State Manager setzt die Kommunikationsanforderungen des ComM für jeden FlexRay-Cluster in Aufrufe an das FlexRay Interface um. Zurück meldet er den Busmodus über ComM_BusSM_ModeIndication und seinen Detailzustand über BswM_FrSM_CurrentState [SWS_FrSM_00096]. Optional nutzt er DEM, DET und FrNm sowie weitere FrIf-Dienste [SWS_FrSM_00097]. FrSm_Init versetzt alle Cluster-Automaten nach FRSM_READY (SWS FrSM S. 35).

Kontextdiagramm: ComM und BswM steuern, SchM taktet, FrIf führt aus; Fehler gehen an DEM, DET, FrNm und optional an einen CDD. Quellen: [SWS_FrSM_00096], [SWS_FrSM_00097]

FrSM_RequestComMode speichert die Anforderung nur. Erst die Hauptfunktion des Clusters verarbeitet sie (SWS FrSM S. 36, [SWS_FrSM_00118]). Bei einer FullCom-Anforderung entscheidet die Bedingung WUReason, ob der FrSM selbst Weckmuster sendet, ein einseitiges Wecken auf den zweiten Kanal weiterleitet oder direkt anläuft. Im Anlauf ruft er FrIf_StartCommunication auf und bei Kaltstart-ECUs zusätzlich FrIf_AllowColdstart. Bei POC normal active wechselt er nach FRSM_ONLINE (SWS FrSM S. 20, SWS FrSM S. 52). Wird NoCom aus einem FullCom-Zustand angefordert, hält der FrSM die Kommunikation schon im Aufruf an. Nach t_TrcvStdbyDelay setzt er die Transceiver auf Standby und kehrt nach FRSM_READY zurück [SWS_FrSM_00209].

Zustandsdiagramm: Acht Hauptzustände je Cluster und der parallele ECU-Passivmodus. Die Übergänge zu FRSM_ONLINE_PASSIVE und FRSM_LOW_NUMBER_OF_COLDSTARTERS sind interpretiert. Quellen: SWS FrSM S. 18, SWS FrSM S. 27

Für ComM gilt FullCom nur in FRSM_ONLINE und FRSM_LOW_NUMBER_OF_COLDSTARTERS (SWS FrSM S. 38). Zwei Sonderbetriebsarten stehen dem BswM zur Verfügung. FrSm_AllSlots beendet den Key-Slot-Only-Betrieb [SWS_FrSM_00172]. FrSm_SetEcuPassive schaltet alle Cluster in den reinen Empfangsbetrieb [SWS_FrSM_00174]. FrSM_BswM_StateType meldet beide Dimensionen kombiniert [SWS_FrSM_00199]. In R20-11 heißen einige Funktionen noch FrSm_…, und die Service-IDs weichen von späteren Releases ab [SWS_FrSM_00020].

Im Fehlerfall meldet der FrSM Entwicklungsfehler wie FRSM_E_UNINIT oder FRSM_E_INV_HANDLE [SWS_FrSM_91001]. Gelingt die Synchronisation nicht, ruft er FrNm_StartupError auf. Einen Synchronisationsverlust meldet er optional über <Cdd>_SyncLossErrorIndication [SWS_FrSM_00190].

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Rolle: Busszustandsmanager zwischen ComM, BswM und FlexRay Interface

Der FlexRay State Manager (FrSM) übersetzt die Kommunikationsanforderungen des ComM für jeden FlexRay-Cluster in Steueraufrufe an das FlexRay Interface. ComM fordert über FrSM_RequestComMode einen ComM_ModeType für ein NetworkHandleType an [SWS_FrSM_00020]. Den erreichten Busmodus meldet der FrSM über ComM_BusSM_ModeIndication zurück, seinen detaillierten Zustand über BswM_FrSM_CurrentState an den BswM [SWS_FrSM_00096]. Controller und Transceiver steuert er nie direkt an. Er nutzt dafür FrIf-Funktionen, die in der Spezifikation zu Funktionselementen wie FE_START (FrIf_StartCommunication) oder FE_HALT (FrIf_HaltCommunication) gebündelt sind (SWS FrSM S. 22).

Zusätzlich nutzt der FrSM optionale Dienste: Dem_SetEventStatus, Det_ReportError, FrIf_AllSlots, FrIf_GetNumOfStartupFrames, FrIf_GetWakeupRxStatus, FrIf_SetWakeupChannel und FrNm_StartupError [SWS_FrSM_00097]. Seine Typen importiert er unter anderem aus ComM, ComStack_Types, DEM, Fr und FrIf [SWS_FrSM_00095]. Der BswM steuert den FrSM auch aktiv. Er kann ihn zum Beispiel für Diagnoseanwendungsfälle über FrSm_SetEcuPassive() in den Passivmodus versetzen (EXP ModeMgmt S. 36).

Kontextdiagramm: Der FrSM steht zwischen den Anforderern ComM/BswM, dem Taktgeber SchM und dem ausführenden FrIf und meldet Fehler an DEM, DET, FrNm und einen optionalen CDD. Quellen: [SWS_FrSM_00096], [SWS_FrSM_00097], [SWS_FrSM_00118], [SWS_FrSM_00190]

Zustandsautomat je Cluster und paralleler ECU-Passivmodus

Für jeden Cluster führt der FrSM einen eigenen Automaten mit acht Zuständen: FRSM_READY, FRSM_WAKEUP, FRSM_STARTUP, FRSM_HALT_REQ, FRSM_ONLINE, FRSM_ONLINE_PASSIVE, FRSM_KEYSLOT_ONLY und FRSM_LOW_NUMBER_OF_COLDSTARTERS. Jeder Zustand ist einem POC-Zustand des Controllers zugeordnet:

• FRSM_ONLINE entspricht POC:normal active mit voller Kommunikation.
• FRSM_ONLINE_PASSIVE entspricht POC:normal passive. Wegen Fehlern der Uhrensynchronisation werden dort keine Daten gesendet oder empfangen.
• In FRSM_KEYSLOT_ONLY darf nur in den Key-Slots gesendet werden.

Diese Zuordnung beschreibt SWS FrSM S. 18. Die Übergänge sind tabellarisch definiert, und der FrSM führt ihre Aktionen in der dort festgelegten Reihenfolge aus (SWS FrSM S. 24).

Parallel dazu gibt es die Zustände FRSM_ECU_ACTIVE und FRSM_ECU_PASSIVE (SWS FrSM S. 18). FrSm_SetEcuPassive schaltet alle Cluster der ECU gemeinsam in den reinen Empfangsbetrieb oder zurück [SWS_FrSM_00174]. Steht ein Cluster dabei nicht in FRSM_READY, führt der FrSM für ihn FE_TRCV_NORMAL aus (SWS FrSM S. 40). FrSM_BswM_StateType bildet beide Dimensionen ab: Zu jedem Hauptzustand gibt es einen Wert mit Suffix _ECU_PASSIVE, von FRSM_BSWM_READY (0x00) bis FRSM_LOW_NUMBER_OF_COLDSTARTERS_ECU_PASSIVE (0x0F) [SWS_FrSM_00199]. Die beiden Passivbegriffe sind nicht zu verwechseln. ONLINE_PASSIVE ist eine Störungsfolge der Synchronisation, ECU_PASSIVE dagegen ein gewollter Empfangsbetrieb.

Nach außen zählt nur der Modus, den FrSM_GetCurrentComMode liefert. COMM_FULL_COMMUNICATION gilt ausschließlich in FRSM_ONLINE und FRSM_LOW_NUMBER_OF_COLDSTARTERS, in allen anderen Zuständen gilt COMM_NO_COMMUNICATION (SWS FrSM S. 38, [SWS_FrSM_00024]). SilentCom wird auf FlexRay nicht unterstützt (SWS FrSM S. 18).

Zustandsdiagramm: Hauptautomat je Cluster mit den Pfaden Wecken → Anlauf → Online sowie Halt → Ready, daneben der für alle Cluster gemeinsame ECU-Passivmodus. Interpretation: Die Übergänge zu FRSM_ONLINE_PASSIVE und FRSM_LOW_NUMBER_OF_COLDSTARTERS sind aus Zustandstabelle und Bedingungen abgeleitet. Quellen: SWS FrSM S. 27, SWS FrSM S. 18, SWS FrSM S. 20, [SWS_FrSM_00209]

Von FrSm_Init bis zur Vollkommunikation: Wecken und Anlauf

FrSm_Init ist synchron und nicht reentrant. Die Funktion erhält einen Zeiger auf FrSM_ConfigType, die implementierungsspezifische Post-Build-Konfiguration ([SWS_FrSM_00013], [SWS_FrSM_00198]). Sie setzt alle Cluster-Automaten nach FRSM_READY (Übergang T00) und speichert die Konfigurationsadresse. Ist FrSMDevErrorDetect aktiv, merkt sie sich außerdem die erfolgreiche Initialisierung (SWS FrSM S. 35).

FrSM_RequestComMode arbeitet asynchron. Die Funktion speichert den gewünschten Modus als reqComMode. Verarbeitet wird er erst beim nächsten Lauf von FrSM_MainFunction_<FrSMCluster.ShortName> im Automaten des betroffenen Clusters (SWS FrSM S. 36). Es gibt eine Hauptfunktion je Cluster, bereitgestellt über SchM_FrSm.h [SWS_FrSM_00118]. Ihr Aufruftakt dürfte dem Parameter FrSMMainFunctionCycleTime folgen (SWS FrSM S. 62). Frage (offen)

Bei einer FullCom-Anforderung in FRSM_READY wertet der FrSM die Bedingung WUReason aus. Ist FrSMCheckWakeupReason gesetzt, fragt er jeden Transceiver über FrIf_GetTransceiverWUReason ab. Das Ergebnis ist NO_WU_BY_BUS, PARTIAL_WU_BY_BUS oder ALL_WU_BY_BUS; ohne Prüfung gilt NO_WU_BY_BUS (SWS FrSM S. 20). Wurde die ECU durch den Bus geweckt, läuft sie ohne eigenes Wecken an (SWS FrSM S. 52). Kam das Wecken bei einem Zweikanalknoten nur auf einem Kanal an, leitet FE_SET_WU_CHANNEL_FORWARD es auf den anderen Kanal weiter (SWS FrSM S. 22, SWS FrSM S. 56).

Aktivitätsdiagramm: Aus WUReason ergibt sich, ob der FrSM selbst weckt, ein Wecken weiterleitet oder direkt anläuft. Interpretation: Der Zweig für Nicht-Weck-ECUs ist aus FrSMIsWakeupEcu abgeleitet. Quellen: SWS FrSM S. 20, SWS FrSM S. 22, SWS FrSM S. 54

In FRSM_WAKEUP sendet der FrSM Weckmuster über FE_WAKEUP, also FrIf_SendWUP je Controller. Er wiederholt das, bis FrSMNumWakeupPatterns erreicht ist oder Busverkehr erkannt wurde (busTrafficDetected). Geht ein Controller wegen eines Fehlers in HALT, bricht die Übertragung ab (SWS FrSM S. 27).

Aktivitätsdiagramm: Wiederholte Aussendung von Weckmustern mit Auswertung von vPOC!WakeupStatus und Abbruch bei Controller-HALT. Quellen: SWS FrSM S. 27, SWS FrSM S. 18

Der Anlauf beginnt mit FrIf_StartCommunication. FrIf_AllowColdstart ruft der FrSM nur bei FrSMIsColdstartEcu auf (SWS FrSM S. 22). Danach meldet er FRSM_STARTUP an den BswM. Sobald der POC-Status normal active ist, folgen FrIf_SetState(FRIF_GOTO_ONLINE), die Meldung FRSM_ONLINE und die Moduszeige an den ComM (SWS FrSM S. 50, SWS FrSM S. 52).

Sequenzdiagramm: Einkanaliges Wecken und Anlauf bis FRSM_ONLINE, verteilt auf mehrere Läufe der Hauptfunktion. Interpretation: Die Reihenfolge innerhalb der Läufe ist aus den Spezifikationsabbildungen rekonstruiert und vereinfacht. Quellen: SWS FrSM S. 50, SWS FrSM S. 52, [SWS_FrSM_00118]

Key-Slot-Only-Betrieb, Freigabe aller Slots und wenige Kaltstarter

Ist der Controller mit pKeySlotOnlyEnabled konfiguriert, endet der Anlauf zunächst in FRSM_KEYSLOT_ONLY. Dieser Zustand entspricht POC:normal active mit vPOCSlotMode ≠ AllSlots (SWS FrSM S. 18, SWS FrSM S. 55). Verlassen wird er über FrSm_AllSlots [SWS_FrSM_00172]. Die Funktion ruft FrIf_AllSlots für jeden Controller des Clusters auf und liefert nur dann E_OK, wenn alle Aufrufe E_OK ergaben. Sie lässt sich über FrSMAllSlotsSupport zur Vorkompilierzeit abschalten (SWS FrSM S. 41). Laut Spezifikationsabbildung gibt der BswM den vollen Betrieb frei. Erst danach meldet der FrSM FRSM_ONLINE und FullCom an den ComM (SWS FrSM S. 57).

Sequenzdiagramm: Zweistufiger Hochlauf: zuerst nur Key-Slots, dann Freigabe aller Slots über FrSm_AllSlots. Die Abbildung der Spezifikation beschriftet die BswM-Meldung als FRSM_ONLINE_KEYSLOT_ONLY, hier steht der R20-11-Wert FRSM_BSWM_KEYSLOT_ONLY. Quellen: SWS FrSM S. 57, SWS FrSM S. 55, [SWS_FrSM_00172], [SWS_FrSM_00199]

FRSM_LOW_NUMBER_OF_COLDSTARTERS bedeutet volle Kommunikation, bei der der Cluster nur über Sync-Frames synchronisiert ist (SWS FrSM S. 18). Die Bedingung lowNumberOfColdstarters ist erfüllt, wenn FrIf_GetNumOfStartupFrames() weniger Startup-Frames meldet als der optionale Parameter FrSMMinNumberOfColdstarter vorgibt (SWS FrSM S. 20).

Rückkehr zu NoCom und Zeitgeber des Clusters

NoCom kann angefordert werden, während der Automat in FRSM_ONLINE, FRSM_KEYSLOT_ONLY, FRSM_LOW_NUMBER_OF_COLDSTARTERS oder FRSM_ONLINE_PASSIVE steht. In diesem Fall verarbeitet schon FrSM_RequestComMode den Übergang, ohne auf die Hauptfunktion zu warten (SWS FrSM S. 36). Dazu gehören FrIf_SetState(FRIF_GOTO_OFFLINE), FrIf_HaltCommunication und die Meldung HALT_REQ an den BswM. In späteren Läufen meldet der FrSM NoCom an den ComM, initialisiert die Controller neu, versetzt die Transceiver in STANDBY und meldet READY (SWS FrSM S. 58).

Sequenzdiagramm: Von FullCom zu NoCom. Der Halt erfolgt synchron im Anforderungsaufruf, Reinitialisierung und Standby folgen zeitversetzt in der Hauptfunktion. Interpretation: Die Reihenfolge ist aus der Spezifikationsabbildung rekonstruiert. Quellen: SWS FrSM S. 58, SWS FrSM S. 36, [SWS_FrSM_00209]

Je Cluster arbeitet der FrSM mit mehreren Zeitgebern (SWS FrSM S. 21):

• t1 verzögert FrIf_AllowColdstart. Bei FrSMDurationT1 = 0 folgt der Aufruf direkt auf FrIf_StartCommunication.
• t2 bestimmt, nach welcher Zeit der Anlauf wiederholt wird.
• t3 überwacht den Übergang zu FullCom.
• t4 sorgt dafür, dass ein Zweikanalknoten sein Kaltstart-Sperrbit löscht.
• t_TrcvStdbyDelay verzögert Reinitialisierung und Standby. Ist FrSMTrcvStdbyDelay nicht konfiguriert oder 0, geht der Automat sofort von FRSM_HALT_REQ nach FRSM_READY [SWS_FrSM_00209].

Konfiguration je FrSMCluster und Schnittstellenstand R20-11

Der Container FrSMCluster (1..*) beschreibt einen Cluster, der auf einer ECU mehrere Controller umfassen kann. Er enthält:

• die Zeitgeber FrSMDurationT1 bis FrSMDurationT4,
• die Rollen FrSMIsColdstartEcu und FrSMIsWakeupEcu,
• FrSMNumWakeupPatterns und FrSMStartupRepetitions,
• die Referenzen FrSMComMNetworkHandleRef und FrSMFrIfClusterRef.

Diese Inhalte beschreibt SWS FrSM S. 62. Allgemein konfigurierbar sind außerdem FrSMVersionInfoApi für FrSM_GetVersionInfo und FrSMSyncLossErrorIndicationName (SystemTemplate S. 1528, [SWS_FrSM_00029]).

Viele Detailstellen stammen aus späteren Releases. Für R20-11 gelten die Requirements, und sie weichen in einigen Punkten ab:

• Die Funktionen heißen FrSm_Init, FrSm_AllSlots und FrSm_SetEcuPassive und sind über FrSm.h verfügbar.
• FrSM_RequestComMode hat die Service-ID 0x02 und ist reentrant für verschiedene Cluster. Die späteren Stellen nennen 0x40 und andere Parameternamen.
• FrSM_GetCurrentComMode hat in R20-11 die Service-ID 0x03.

Belege: [SWS_FrSM_00013], [SWS_FrSM_00020], [SWS_FrSM_00024], SWS FrSM S. 36.

Verhalten im Fehlerfall

Für Entwicklungsfehler sind folgende Codes definiert [SWS_FrSM_91001]:

• FRSM_E_PARAM_POINTER: ungültiger Zeiger. Der Dienst kehrt sofort zurück.
• FRSM_E_INV_HANDLE: ungültiges Netzwerk-Handle.
• FRSM_E_UNINIT: Modul nicht initialisiert.
• FRSM_E_INV_MODE: ungültiger Kommunikationsmodus.
• FRSM_INIT_FAILED: Initialisierung fehlgeschlagen.

Einige Fälle sind ausdrücklich geregelt. FrSm_AllSlots meldet bei ungültigem Handle FRSM_E_INV_HANDLE und liefert E_NOT_OK (SWS FrSM S. 41). FrSm_SetEcuPassive meldet vor der Initialisierung einen Entwicklungsfehler (SWS FrSM S. 40). FrSM_GetCurrentComMode liefert in R20-11 ohne vorherige Initialisierung E_NOT_OK [SWS_FrSM_00024].

Auf Busebene reagiert der FrSM so:

• Bei Fehlern der Uhrensynchronisation fällt der Cluster in FRSM_ONLINE_PASSIVE (SWS FrSM S. 18).
• Gelingt die Synchronisation nicht, ruft der FrSM FrNm_StartupError auf [SWS_FrSM_00097].
• Der Anlauf wird nach t2 wiederholt (SWS FrSM S. 21). FrSMStartupRepetitions dürfte die Zahl der Wiederholungen begrenzen. Frage (offen)

Den Anlaufstatus meldet der FrSM als DEM-Ereignis FRSM_E_CLUSTER_STARTUP, im Erfolgsfall mit PASSED (SWS FrSM S. 52). Die Ereignis-IDs stehen in FrSMClusterDemEventParameterRefs (SWS FrSM S. 62). Optional informiert <Cdd>_SyncLossErrorIndication mit true über einen Synchronisationsverlust. Mit false zeigt die Funktion an, dass wieder synchronisiert ist oder die FullCom-Anforderung zurückgenommen wurde [SWS_FrSM_00190]. Ohne konfigurierten Funktionsnamen entfällt diese Meldung (SystemTemplate S. 1528).

Weiterführende Detailbelege

• API-Kern: Initialisierung, Modusanforderung und -abfrage ([SWS_FrSM_00013], [SWS_FrSM_00020], [SWS_FrSM_00024]) sowie die zyklische Hauptfunktion je Cluster [SWS_FrSM_00118].
• Sonderbetrieb: Freigabe aller Slots [SWS_FrSM_00172] und ECU-Passivmodus [SWS_FrSM_00174].
• Zustandsmeldungen an den BswM [SWS_FrSM_00199] und Konfigurationstyp [SWS_FrSM_00198].
• Schnittstellen: benötigte [SWS_FrSM_00096], optionale [SWS_FrSM_00097] und konfigurierbare [SWS_FrSM_00190].
• Automat: Zustände, Variablen, Bedingungen, Funktionselemente und Übergangstabelle (SWS FrSM S. 18, SWS FrSM S. 20, SWS FrSM S. 22, SWS FrSM S. 27).
• Zeitgeber und Fehlercodes: [SWS_FrSM_00209], [SWS_FrSM_91001], SWS FrSM S. 21.
• Abläufe als Sequenzen: Wecken, passiver Anlauf, Zweikanal-Wecken mit und ohne Weiterleitung, Key-Slot-Only und Abschaltung (SWS FrSM S. 50 bis SWS FrSM S. 58).