FlexRay Transport Layer (FrTp)

FrTp transmite mensajes grandes entre PduR y FrIf según ISO 10681-2 ([SWS_FrTp_01005]). Los segmenta y reensambla, controla el flujo y distribuye el ancho de banda a través de pools compartidos de PDU de Tx. FrTp_Transmit solo acepta una orden de transmisión; el trabajo real lo realiza la FrTp_MainFunction cíclica, que debe ejecutarse al menos una vez por ciclo FlexRay ([SWS_FrTp_01152]). Se admiten transferencias con acuse de recibo y sin acuse de recibo, así como mensajes de longitud desconocida. En caso de errores de protocolo o segmentación no permitida, FrTp se interrumpe y notifica E_NOT_OK a PduR.

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FrTp es la capa de transporte para FlexRay según ISO 10681-2. Donde la especificación no define nada propio, el módulo sigue esta norma ([SWS_FrTp_01005]). Divide N-SDU grandes de PduR en N-PDU, las reenvía a FrIf con FrIf_Transmit y vuelve a ensamblar las tramas recibidas ([SWS_FrTp_01050], FrTp SWS p. 19). Solo procesa en el estado FRTP_ON, es decir, entre FrTp_Init y FrTp_Shutdown ([SWS_FrTp_01032], [SWS_FrTp_01036]). FrTp_MainFunction debe ejecutarse al menos una vez por ciclo FlexRay ([SWS_FrTp_01152]).

Diagrama de contexto: FrTp entre PduR y FrIf, controlado por EcuM y el planificador BSW. Fuentes: [SWS_FrTp_00577], FrTp SWS p. 21

La transmisión comienza siempre con FrTp_Transmit. La llamada solo ocupa un canal y establece TX_SDU_AVAILABLE ([SWS_FrTp_00136], [SWS_FrTp_01039]). La MainFunction se encarga del resto: obtiene los datos mediante PduR_FrTpCopyTxData, ocupa la primera PDU libre del pool y decide sobre la segmentación ([SWS_FrTp_01045], [SWS_FrTp_01048]). En el modo «Decoupled Buffer Access», FrIf recupera los datos posteriormente mediante FrTp_TriggerTransmit ([SWS_FrTp_01060]). PduR_FrTpTxConfirmation sigue a cada orden aceptada ([SWS_FrTp_01058]).

Diagrama de secuencia: aceptación de la orden, procesamiento en la MainFunction, confirmación por cada N-PDU y al final a PduR. Fuentes: FrTp SWS p. 44, [SWS_FrTp_01042]

Durante la recepción, FrTp comprueba el RxPduId y las direcciones frente a la configuración de la conexión ([SWS_FrTp_01069], [SWS_FrTp_01071]). En una nueva conexión, llama a PduR_FrTpStartOfReception, copia los fragmentos hacia arriba y envía FlowControl si es necesario ([SWS_FrTp_01078], [SWS_FrTp_01080]). Se admiten seis variantes: no segmentada o segmentada, con o sin acuse de recibo, con longitud conocida o desconocida ([SWS_FrTp_01007]–[SWS_FrTp_01012]). Varias conexiones comparten pools de PDU de Tx y se atienden de forma alternada ([SWS_FrTp_01020], [SWS_FrTp_01096]).

En caso de error, FrTp se interrumpe en tres situaciones y notifica E_NOT_OK a PduR: con Flow Status no válido o abortivo, y cuando se requiere segmentación en conexiones 1:n ([SWS_FrTp_01198], [SWS_FrTp_01208]). Los errores de tiempo de ejecución son FRTP_E_SEG_ERROR y FRTP_E_NO_CHANNEL. Temporizadores y contadores como el límite FC.WAIT acotan los tiempos de espera ([SWS_FrTp_01100], [SWS_FrTp_01114]). Las transmisiones en curso pueden cancelarse con FrTp_CancelTransmit y FrTp_CancelReceive ([SWS_FrTp_01116], [SWS_FrTp_01181]).

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Rol en la pila FlexRay y estado del módulo

FrTp es la capa de transporte de FlexRay según ISO 10681-2. Donde la especificación no define nada propio, el módulo sigue esta norma y admite sus formatos de N-PDU ([SWS_FrTp_01005], [SWS_FrTp_01006]). Hacia arriba, FrTp atiende a PduR. PduR inicia transferencias con FrTp_Transmit, las cancela o modifica parámetros. FrTp devuelve datos y resultados a través de PduR_FrTpStartOfReception, PduR_FrTpCopyRxData, PduR_FrTpCopyTxData, PduR_FrTpRxIndication y PduR_FrTpTxConfirmation (FrTp SWS p. 19). Hacia abajo, FrTp entrega N-PDU con FrIf_Transmit ([SWS_FrTp_01050]). FrIf responde con FrTp_RxIndication, FrTp_TxConfirmation y FrTp_TriggerTransmit (FrTp SWS p. 21). EcuM llama a FrTp_Init y FrTp_Shutdown (FrTp SWS p. 19). El planificador BSW llama a FrTp_MainFunction ([SWS_FrTp_00162], FrTp SWS p. 81).

Una diferencia entre las versiones: las versiones posteriores intercalan un enrutador de L-SDU (LSduR) entre FrTp y FrIf (FrTp SWS p. 19). Para R20-11 aplica la interfaz directa con FrIf, tal como establecen [SWS_FrTp_00577] y [SWS_FrTp_01050].

Diagrama de contexto: FrTp se ubica entre PduR y FrIf y es controlado por EcuM y el planificador BSW. Fuentes: FrTp SWS p. 19, FrTp SWS p. 21, [SWS_FrTp_00577]

El módulo reconoce dos estados, FRTP_OFF y FRTP_ON ([SWS_FrTp_01028]). La variable de estado FrTpState registra cuál de ellos aplica ([SWS_FrTp_01029], [SWS_FrTp_01106]). Tras el encendido, FrTp se encuentra en FRTP_OFF ([SWS_FrTp_01030]). Solo un FrTp_Init exitoso con puntero a FrTp_ConfigType conmuta a FRTP_ON ([SWS_FrTp_01032], [SWS_FrTp_00147], [SWS_FrTp_01194]). La segmentación y el reensamblado se ejecutan únicamente en FRTP_ON ([SWS_FrTp_01033]). FrTp_Shutdown finaliza todas las conexiones abiertas deteniendo simplemente el funcionamiento. Libera los recursos y regresa a FRTP_OFF ([SWS_FrTp_00148], [SWS_FrTp_01036]).

Diagrama de estados: FrTp procesa datos únicamente entre FrTp_Init y FrTp_Shutdown. Fuentes: [SWS_FrTp_01030], [SWS_FrTp_01032], [SWS_FrTp_01036], FrTp SWS p. 38

FrTp_MainFunction planifica el módulo y constituye el punto de entrada de todas las tareas de procesamiento ([SWS_FrTp_00203], [SWS_FrTp_00580]). Debe ejecutarse al menos una vez por ciclo FlexRay ([SWS_FrTp_01152]). Por el contrario, las callbacks esencialmente solo establecen flags: TX_SDU_AVAILABLE existe por cada canal ([SWS_FrTp_00415], [SWS_FrTp_00416]). RX_PDU_AVAILABLE existe por cada N-PDU que puede recibirse y se borra tras el procesamiento ([SWS_FrTp_00418], [SWS_FrTp_00421]).

Variantes de transmisión según ISO 10681-2

FrTp admite seis secuencias de tramas. Se diferencian en tres aspectos: si el mensaje se segmenta, si el receptor envía acuse de recibo y si la longitud se conoce al inicio de la transmisión (FrTp SWS p. 27, FrTp SWS p. 31):

Variante	Tramas características	Referencia
no segmentada, sin acuse de recibo, longitud conocida	STFU	[SWS_FrTp_01007]
no segmentada, con acuse de recibo, longitud conocida	STFA → FC.ACK	[SWS_FrTp_01008]
segmentada, sin acuse de recibo, longitud conocida	STFU, FC.CTS, CF, CFEOB, LF	[SWS_FrTp_01009]
segmentada, con acuse de recibo, longitud conocida	STFA, FC.CTS, CF, CFEOB, LF, FC.ACK	[SWS_FrTp_01010]
segmentada, sin acuse de recibo, longitud desconocida	como arriba, longitud total solo en LF	[SWS_FrTp_01011], [SWS_FrTp_01067]
segmentada, con acuse de recibo, longitud desconocida	como arriba, adicionalmente FC.ACK	[SWS_FrTp_01012]

En las variantes segmentadas con acuse de recibo, es probable que FC.ACK siga a LastFrame y concluya la transferencia. Pregunta Q-f3c70b1506e2cde4 (abierta) Esta es una interpretación de los textos de las figuras, cuyo orden no es inequívoco (FrTp SWS p. 29). El siguiente diagrama muestra el caso básico segmentado sin acuse de recibo.

Diagrama de secuencia: el receptor habilita cada bloque mediante FC.CTS, y CFEOB concluye un bloque. Fuentes: [SWS_FrTp_01009], FrTp SWS p. 28

Transmisión con longitud desconocida:

• Se activa mediante un conmutador de compilador ([SWS_FrTp_01062]).
• Se inicia con FrTp_Transmit y la longitud 0 ([SWS_FrTp_01064], [SWS_FrTp_01043]).
• Finaliza cuando el parámetro de longitud notificado es 0 ([SWS_FrTp_01066]).
• El flag TX_SDU_UNKNOWN_MSG_LENGTH gestiona el estado para cada canal ([SWS_FrTp_01101], [SWS_FrTp_01102]).
• El receptor llama a PduR_FrTpStartOfReception con longitud esperada 0 ([SWS_FrTp_01184]).
• En una conexión 1:n, FrTp_Transmit rechaza tales órdenes con E_NOT_OK y notifica FRTP_E_SEG_ERROR ([SWS_FrTp_01187], FrTp SWS p. 47).

Conexiones, canales y pools de PDU

Cada relación de comunicación es una FrTpConnection propia. Su cantidad es configurable en post-build ([SWS_FrTp_01014], [SWS_FrTp_01015]). Cada conexión tiene un par de direcciones único en todo el módulo y un FRTP_SDUID unívoco ([SWS_FrTp_01017], [SWS_FrTp_01018]). Varias conexiones pueden compartir un FrTpConnectionControl y un FrTpTxPduPool ([SWS_FrTp_01022], [SWS_FrTp_01020]). En tiempo de ejecución, varios FrTpChannel operan en paralelo; su número lo define FrTpChanNum ([SWS_FrTp_00088], [SWS_FrTp_00228]). Para transmisión y recepción, los canales alternan respectivamente entre «idle» y «busy» ([SWS_FrTp_01117], [SWS_FrTp_01025]).

Diagrama de contexto: un canal semidúplex referencia una conexión de Tx y una de Rx. Ambas hacen referencia a parámetros de control y a un pool de PDU de Tx. Fuentes: FrTp SWS p. 39, [SWS_FrTp_01020], [SWS_FrTp_01088]

Direcciones:

• Al transmitir, FrTp toma las direcciones de los metadatos SOURCE_ADDRESS_16 y TARGET_ADDRESS_16. Las FrTpLa/FrTpRa configuradas tienen prioridad en este caso ([SWS_FrTp_01204], [SWS_FrTp_01205]).
• Al recibir, FrTp pasa las direcciones hacia arriba como metadatos. Emplea las mismas direcciones para FlowControl ([SWS_FrTp_01206]).

FrTp distribuye el ancho de banda a través de los pools:

• Las N-PDU de Tx de un pool se encuentran en orden ascendente del plan de red y pueden tener diferentes longitudes ([SWS_FrTp_01088], [SWS_FrTp_01089]).
• El TxPduPendingCounter de un canal cuenta las N-PDU sin confirmar ([SWS_FrTp_01091], [SWS_FrTp_01092]). Una conexión solo se procesa cuando este es 0 ([SWS_FrTp_01094]). De este modo, los Consecutive Frames no pueden adelantarse entre sí (FrTp SWS p. 61).
• Las conexiones activas se turnan de forma alternada ([SWS_FrTp_01096]).
• En caso de limitación de ancho de banda se aplican tres reglas: StartFrame y FlowControl van en la primera PDU del pool ([SWS_FrTp_01174], [SWS_FrTp_01177]). El emisor solo utiliza BC.MPPC PDU ([SWS_FrTp_01175]). Los pools pueden solaparse ([SWS_FrTp_01176]).
• FrIf debe planificar las PDU de una conexión en orden ascendente dentro de un job (FrTp SWS p. 122).

Ruta de transmisión: de FrTp_Transmit a PduR_FrTpTxConfirmation

Cada transmisión comienza con FrTp_Transmit ([SWS_FrTp_00136], [SWS_FrTp_00149]). La llamada establece TX_SDU_AVAILABLE solo si el TxPduId es válido y un canal está libre ([SWS_FrTp_01039]). De lo contrario, finaliza con E_NOT_OK. Lo mismo aplica si ya hay una transmisión en curso para la misma dirección ([SWS_FrTp_01041], [SWS_FrTp_01200]).

El trabajo real lo realiza FrTp_MainFunction:

1. Consulta la longitud disponible mediante PduR_FrTpCopyTxData ([SWS_FrTp_01042]).
2. Ocupa la primera FrTpTxPdu libre ([SWS_FrTp_01045]).
3. Decide sobre la segmentación ([SWS_FrTp_01048]).
4. Copia datos con la longitud de la PDU ([SWS_FrTp_01123]).
5. Entrega la N-PDU con longitud exacta a FrIf_Transmit ([SWS_FrTp_01051]).

El flujo se muestra en FrTp SWS p. 44.

Diagrama de actividades: decisión entre transmisión no segmentada y segmentada, incluida la cancelación en conexiones 1:n. Fuentes: [SWS_FrTp_01047], [SWS_FrTp_01048], [SWS_FrTp_01208], FrTp SWS p. 51

Importante para el rendimiento: si ninguna PDU está libre, FrTp pospone la conexión hasta la siguiente llamada a la MainFunction ([SWS_FrTp_01047]).

Tras cada N-PDU, FrIf llama a FrTp_TxConfirmation. Esto pasa el FrTpTxPdu a «idle» ([SWS_FrTp_01052], [SWS_FrTp_01054]). El canal y el flag quedan libres en cuanto se cumplen tres condiciones: todos los datos enviados, confirmados positivamente y, si está configurado, con acuse de recibo recibido ([SWS_FrTp_01056], [SWS_FrTp_01057]). PduR_FrTpTxConfirmation se produce tras cada orden aceptada, con E_OK solo en caso de éxito ([SWS_FrTp_01058]). Para la transmisión existen dos modos de acceso al búfer: «Immediate» y «Decoupled Buffer Access» ([SWS_FrTp_01084]). En «Decoupled», FrIf recupera los datos posteriormente mediante FrTp_TriggerTransmit. Esta llamada copia Address Information, PCI y datos útiles en el búfer proporcionado ([SWS_FrTp_01060], [SWS_FrTp_01061], FrTp SWS p. 50).

Diagrama de secuencia: la orden llega de forma síncrona y se procesa de forma asíncrona en la MainFunction; opcionalmente sigue TriggerTransmit (Decoupled). Fuentes: FrTp SWS p. 44, FrTp SWS p. 50, [SWS_FrTp_01058]

Ruta de recepción y reensamblado

La recepción comienza con FrTp_RxIndication ([SWS_FrTp_00137]). FrTp solo procesa una N-PDU si se cumplen dos condiciones ([SWS_FrTp_01069], [SWS_FrTp_01071]):

• El RxPduId es válido.
• La dirección de destino coincide con FrTpLa y la de origen con FrTpRa.

De lo contrario, la N-PDU se ignora ([SWS_FrTp_01072]). Si no hay ningún canal de Rx libre, el procesamiento finaliza y FrTp notifica FRTP_E_NO_CHANNEL ([SWS_FrTp_01076], [SWS_FrTp_01186]). FrTp almacena una StartFrame en un búfer local. De este modo, una pasarela puede procesarla correctamente incluso ante una falta temporal de recursos (FrTp SWS p. 56).

En una nueva conexión, FrTp llama a PduR_FrTpStartOfReception. Se transmiten la longitud esperada, así como el contenido y el tamaño de la StartFrame ([SWS_FrTp_01078], [SWS_FrTp_01193]). El lugar donde se produce esta llamada lo muestran los diagramas de R20-11 en dos variantes: en FrTp_RxIndication (FrTp SWS p. 55) y en FrTp_MainFunction (FrTp SWS p. 86). R23-11 permite expresamente ambas (FrTp SWS p. 54).

A continuación, FrTp copia los fragmentos mediante PduR_FrTpCopyRxData y envía FlowControl donde el protocolo lo exige ([SWS_FrTp_01138], [SWS_FrTp_01080]). Libera el canal cuando se han recibido todos los datos y se han confirmado todos los FlowControl ([SWS_FrTp_01081]). PduR_FrTpRxIndication sigue siempre que PduR_FrTpStartOfReception haya sido exitoso ([SWS_FrTp_01083]).

Diagrama de secuencia: la callback comprueba y almacena en búfer, la MainFunction reensambla y envía FlowControl. Fuentes: FrTp SWS p. 55, [SWS_FrTp_01074], [SWS_FrTp_01083]

Cancelación y parámetros en tiempo de ejecución

La disponibilidad de la cancelación de transmisión se determina estáticamente mediante FrTpTransmitCancellation; se activa con FrTp_CancelTransmit ([SWS_FrTp_01097], [SWS_FrTp_00384]). El efecto depende del progreso:

• Si la orden está aceptada pero aún no se ha iniciado, la conexión se libera inmediatamente. El receptor no nota nada ([SWS_FrTp_00385], FrTp SWS p. 63).
• Si la transferencia está en curso, FrTp la detiene con E_OK ([SWS_FrTp_01116]).
• E_NOT_OK se produce si ninguna conexión está activa o si la última N-PDU de una transmisión sin acuse de recibo ya se ha entregado a FrIf ([SWS_FrTp_01116]).

En el caso segmentado, en el receptor expira un timeout que finaliza la recepción (FrTp SWS p. 59).

Diagrama de secuencia: si el emisor cancela una transmisión segmentada en curso, el receptor finaliza la recepción mediante timeout. Fuentes: [SWS_FrTp_01116], FrTp SWS p. 69

FrTp_CancelReceive cancela una recepción en curso si el RxPduId es válido, y devuelve entonces E_OK ([SWS_FrTp_01181], [SWS_FrTp_01183]). En caso de recepción no segmentada o LastFrame en curso, la función la rechaza ([SWS_FrTp_01182]). FrTp_ChangeParameter modifica en tiempo de ejecución los valores de BandwidthControl FrTpSCexp y FrTpMaxNbrOfNPduPerCycle ([SWS_FrTp_00242]). La distribución de bits corresponde a la de la trama FC(CTS) ([SWS_FrTp_01195]). El identificador de parámetro para ello es TP_BC (ComStack Types p. 18). Durante una recepción en curso, la modificación se rechaza ([SWS_FrTp_01115]). Tras una modificación exitosa, la conexión utiliza los nuevos valores ([SWS_FrTp_01156]).

Comportamiento en caso de error

Los errores de desarrollo se definen en [SWS_FrTp_01201]:

• FRTP_E_UNINIT: llamada sin inicialización; se exceptúan FrTp_Init y FrTp_GetVersionInfo.
• FRTP_E_PARAM_POINTER: puntero NULL.
• FRTP_E_INVALID_PDU_SDU_ID: ID de SDU o PDU no válido.
• FRTP_E_INVALID_PARAMETER: parámetro no válido.
• FRTP_E_UMSG_LENGTH_ERROR: longitud desconocida sin configuración adecuada ([SWS_FrTp_01134]).
• un código de error para una inicialización fallida.

Las API comprueban ID y punteros y devuelven E_NOT_OK en caso de error donde dispongan de un valor de retorno ([SWS_FrTp_01139], [SWS_FrTp_01145], [SWS_FrTp_01147]). Los errores de tiempo de ejecución son FRTP_E_SEG_ERROR (0x05) y FRTP_E_NO_CHANNEL (0x07). Se canalizan a través de Det_ReportRuntimeError ([SWS_FrTp_01208], [SWS_FrTp_00577]).

En tres casos, el emisor se interrumpe y notifica PduR_FrTpTxConfirmation con E_NOT_OK:

• Un FlowControl tiene un Flow Status no válido o OVFLW/ABT ([SWS_FrTp_01198]).
• ACK_RET apunta a una posición fuera del búfer ([SWS_FrTp_01199]).
• Una conexión 1:n tendría que segmentarse (FrTp SWS p. 51).

Una FrTp_TxConfirmation con E_NOT_OK libera el canal en ambos extremos ([SWS_FrTp_01056], [SWS_FrTp_01081]). El flag RX_ERROR recuerda un error de recepción hasta que se permita enviar FlowControl. Tras la reacción (reintento, acuse de recibo negativo o cancelación), se borra ([SWS_FrTp_00429], [SWS_FrTp_00430]). En conexiones 1:n no hay acuse de recibo ni reintento ([SWS_FrTp_00598]).

Los temporizadores y timeouts siguen las tablas de la especificación ([SWS_FrTp_01099], [SWS_FrTp_01100], FrTp SWS p. 67). La configuración debe cumplir las siguientes condiciones:

• FRTP_TIMEOUT_BS > FRTP_TIME_BR + FRTP_TIME_AR ([SWS_FrTp_00599])
• FRTP_TIMEOUT_CR > FRTP_TIME_CS + FRTP_TIME_AS ([SWS_FrTp_01153])
• un límite para el exponente del ciclo de separación ([SWS_FrTp_00180])

Si PduR devuelve BUFREQ_E_BUSY durante la transmisión, FrTp lo reintenta hasta FrTpTimeCs veces ([SWS_FrTp_01196]). Los contadores están limitados ([SWS_FrTp_01105], [SWS_FrTp_01114]). Lo que ocurre al alcanzar un límite lo establece [SWS_FrTp_01113]; la tabla correspondiente no se encuentra disponible aquí. Si al receptor le falta un búfer, envía FC.WAIT. La cantidad de estas tramas está limitada por FrTpMaxFCWait (FrTp SWS p. 69).

Diagrama de secuencia: si falta el búfer, el receptor envía FC.WAIT hasta que interviene el límite del contador; a continuación, FC.CTS reanuda la transferencia. Fuentes: [SWS_FrTp_01105], [SWS_FrTp_01114], FrTp SWS p. 70

Más evidencia detallada

• Ciclo de vida y planificación: [SWS_FrTp_01028], [SWS_FrTp_01152], FrTp SWS p. 88.
• Variantes de protocolo: de [SWS_FrTp_01007] a [SWS_FrTp_01012] con los esquemas a partir de FrTp SWS p. 27.
• Ruta de transmisión y confirmación: [SWS_FrTp_01042], [SWS_FrTp_01058], FrTp SWS p. 85.
• Ruta de recepción: [SWS_FrTp_01078], [SWS_FrTp_01083].
• Ancho de banda y pools: [SWS_FrTp_01096], [SWS_FrTp_01175], FrTp SWS p. 60, FrTp SWS p. 134.
• Escenarios de reintento (repetición de API frente a repetición de PDU): FrTp SWS p. 106.
• Catálogo de errores: [SWS_FrTp_01201], [SWS_FrTp_01208].