FlexRay Transport Layer (FrTp)

FrTp draagt grote berichten over tussen PduR en FrIf conform ISO 10681-2 ([SWS_FrTp_01005]). Het segmenteert en reassembleert deze, bestuurt de flow en verdeelt de bandbreedte via gezamenlijk gebruikte Tx-PDU-pools. FrTp_Transmit accepteert een verzendopdracht slechts; het eigenlijke werk wordt verricht door de cyclische FrTp_MainFunction, die ten minste eenmaal per FlexRay-cyclus moet draaien ([SWS_FrTp_01152]). Ondersteund worden bevestigde en onbevestigde overdrachten evenals berichten van onbekende lengte. Bij protocolfouten of ontoelaatbare segmentering breekt FrTp af en meldt E_NOT_OK aan de PduR.

meer ›

FrTp is de transportlaag voor FlexRay conform ISO 10681-2. Waar de specificatie niets eigens vastlegt, volgt de module deze norm ([SWS_FrTp_01005]). Het splitst grote N-SDU's van de PduR op in N-PDU's, geeft deze met FrIf_Transmit door aan FrIf en assembleert ontvangen frames weer ([SWS_FrTp_01050], FrTp SWS p. 19). Er wordt alleen verwerkt in de toestand FRTP_ON, dus tussen FrTp_Init en FrTp_Shutdown ([SWS_FrTp_01032], [SWS_FrTp_01036]). FrTp_MainFunction moet ten minste eenmaal per FlexRay-cyclus draaien ([SWS_FrTp_01152]).

Contextdiagram: FrTp tussen PduR en FrIf, bestuurd door EcuM en BSW-scheduler. Bronnen: [SWS_FrTp_00577], FrTp SWS p. 21

Verzenden begint altijd met FrTp_Transmit. De aanroep reserveert slechts één kanaal en stelt TX_SDU_AVAILABLE in ([SWS_FrTp_00136], [SWS_FrTp_01039]). De MainFunction handelt de rest af: deze haalt de gegevens op via PduR_FrTpCopyTxData, reserveert de eerste vrije pool-PDU en beslist over de segmentering ([SWS_FrTp_01045], [SWS_FrTp_01048]). In de modus „Decoupled Buffer Access” haalt FrIf de gegevens later op via FrTp_TriggerTransmit ([SWS_FrTp_01060]). PduR_FrTpTxConfirmation volgt na elke geaccepteerde opdracht ([SWS_FrTp_01058]).

Sequentiediagram: acceptatie van de opdracht, verwerking in de MainFunction, bevestiging per N-PDU en aan het einde aan de PduR. Bronnen: FrTp SWS p. 44, [SWS_FrTp_01042]

Bij ontvangst controleert FrTp RxPduId en adressen tegen de verbindingsconfiguratie ([SWS_FrTp_01069], [SWS_FrTp_01071]). Bij een nieuwe verbinding roept het PduR_FrTpStartOfReception aan, kopieert het de fragmenten naar boven en verzendt het indien nodig FlowControl ([SWS_FrTp_01078], [SWS_FrTp_01080]). Er worden zes varianten ondersteund: ongefragmenteerd of gefragmenteerd, met of zonder ontvangstbevestiging, met bekende of onbekende lengte ([SWS_FrTp_01007]–[SWS_FrTp_01012]). Meerdere verbindingen delen Tx-PDU-pools en worden afwisselend bediend ([SWS_FrTp_01020], [SWS_FrTp_01096]).

In geval van een fout breekt FrTp in drie situaties af en meldt het E_NOT_OK aan de PduR: bij een ongeldige of afbrekende Flow Status en bij noodzaak tot segmentatie op 1:n-verbindingen ([SWS_FrTp_01198], [SWS_FrTp_01208]). Runtimefouten zijn FRTP_E_SEG_ERROR en FRTP_E_NO_CHANNEL. Timers en tellers zoals de FC.WAIT-limiet beperken wachttijden ([SWS_FrTp_01100], [SWS_FrTp_01114]). Lopende overdrachten kunnen met FrTp_CancelTransmit en FrTp_CancelReceive worden afgebroken ([SWS_FrTp_01116], [SWS_FrTp_01181]).

meer ›

Rol in de FlexRay-stack en modulestatus

FrTp is de FlexRay-transportlaag conform ISO 10681-2. Waar de specificatie niets eigens vastlegt, volgt de module deze norm en ondersteunt het de N-PDU-formaten daarvan ([SWS_FrTp_01005], [SWS_FrTp_01006]). Naar boven bedient FrTp de PduR. De PduR start overdrachten met FrTp_Transmit, breekt ze af of wijzigt parameters. FrTp levert via PduR_FrTpStartOfReception, PduR_FrTpCopyRxData, PduR_FrTpCopyTxData, PduR_FrTpRxIndication en PduR_FrTpTxConfirmation gegevens en resultaten terug (FrTp SWS p. 19). Naar beneden draagt FrTp N-PDU's over met FrIf_Transmit ([SWS_FrTp_01050]). FrIf meldt zich terug met FrTp_RxIndication, FrTp_TxConfirmation en FrTp_TriggerTransmit (FrTp SWS p. 21). De EcuM roept FrTp_Init en FrTp_Shutdown aan (FrTp SWS p. 19). De BSW-scheduler roept FrTp_MainFunction aan ([SWS_FrTp_00162], FrTp SWS p. 81).

Een verschil tussen de releases: latere versies schakelen een L-SDU-router (LSduR) tussen FrTp en FrIf (FrTp SWS p. 19). Voor R20-11 geldt de directe interface naar FrIf, zoals vastgelegd door [SWS_FrTp_00577] en [SWS_FrTp_01050].

Contextdiagram: FrTp bevindt zich tussen PduR en FrIf en wordt aangestuurd door EcuM en BSW-scheduler. Bronnen: FrTp SWS p. 19, FrTp SWS p. 21, [SWS_FrTp_00577]

De module kent twee toestanden, FRTP_OFF en FRTP_ON ([SWS_FrTp_01028]). Welke van toepassing is, legt de statusvariabele FrTpState vast ([SWS_FrTp_01029], [SWS_FrTp_01106]). Na het inschakelen bevindt FrTp zich in FRTP_OFF ([SWS_FrTp_01030]). Pas een succesvolle FrTp_Init met pointer naar FrTp_ConfigType schakelt naar FRTP_ON ([SWS_FrTp_01032], [SWS_FrTp_00147], [SWS_FrTp_01194]). Segmentatie en reassemblage draaien alleen in FRTP_ON ([SWS_FrTp_01033]). FrTp_Shutdown beëindigt alle openstaande verbindingen door het bedrijf eenvoudig te stoppen. Het geeft de resources vrij en keert terug naar FRTP_OFF ([SWS_FrTp_00148], [SWS_FrTp_01036]).

Toestandsdiagram: alleen tussen FrTp_Init en FrTp_Shutdown verwerkt FrTp gegevens. Bronnen: [SWS_FrTp_01030], [SWS_FrTp_01032], [SWS_FrTp_01036], FrTp SWS p. 38

FrTp_MainFunction plant de module in en is het instappunt voor alle verwerkingstaken ([SWS_FrTp_00203], [SWS_FrTp_00580]). Deze moet minstens eenmaal per FlexRay-cyclus worden uitgevoerd ([SWS_FrTp_01152]). De callbacks zetten daarentegen in wezen alleen vlaggen: TX_SDU_AVAILABLE bestaat per kanaal ([SWS_FrTp_00415], [SWS_FrTp_00416]). RX_PDU_AVAILABLE bestaat per ontvangbare N-PDU en wordt na de verwerking gewist ([SWS_FrTp_00418], [SWS_FrTp_00421]).

Overdrachtsvarianten conform ISO 10681-2

FrTp ondersteunt zes framevolgordes. Ze verschillen op drie punten: of het bericht wordt gesegmenteerd, of de ontvanger bevestigt en of de lengte bij aanvang van de overdracht bekend is (FrTp SWS p. 27, FrTp SWS p. 31):

Variant	Kenmerkende frames	Referentie
ongesegmenteerd, zonder ontvangstbevestiging, lengte bekend	STFU	[SWS_FrTp_01007]
ongesegmenteerd, met ontvangstbevestiging, lengte bekend	STFA → FC.ACK	[SWS_FrTp_01008]
gesegmenteerd, zonder ontvangstbevestiging, lengte bekend	STFU, FC.CTS, CF, CFEOB, LF	[SWS_FrTp_01009]
gesegmenteerd, met ontvangstbevestiging, lengte bekend	STFA, FC.CTS, CF, CFEOB, LF, FC.ACK	[SWS_FrTp_01010]
gesegmenteerd, zonder ontvangstbevestiging, lengte onbekend	als hierboven, totale lengte pas in het LF	[SWS_FrTp_01011], [SWS_FrTp_01067]
gesegmenteerd, met ontvangstbevestiging, lengte onbekend	als hierboven, aanvullend FC.ACK	[SWS_FrTp_01012]

In de gesegmenteerde, bevestigde varianten zou het FC.ACK na het LastFrame moeten volgen en de overdracht voltooien. Vraag Q-f3c70b1506e2cde4 (open) Dat is een interpretatie van de bijschriften, waarvan de volgorde niet eenduidig is (FrTp SWS p. 29). Het volgende diagram toont het gesegmenteerde basisgeval zonder ontvangstbevestiging.

Sequentiediagram: de ontvanger geeft elk blok vrij via FC.CTS, en CFEOB sluit een blok af. Bronnen: [SWS_FrTp_01009], FrTp SWS p. 28

Overdracht met onbekende lengte:

• Deze wordt geactiveerd via een compilerschakelaar ([SWS_FrTp_01062]).
• Deze wordt gestart met FrTp_Transmit en lengte 0 ([SWS_FrTp_01064], [SWS_FrTp_01043]).
• Deze eindigt wanneer de gemelde lengteparameter 0 is ([SWS_FrTp_01066]).
• De status wordt bijgehouden door de vlag TX_SDU_UNKNOWN_MSG_LENGTH per kanaal ([SWS_FrTp_01101], [SWS_FrTp_01102]).
• De ontvanger roept PduR_FrTpStartOfReception aan met verwachte lengte 0 ([SWS_FrTp_01184]).
• Op een 1:n-verbinding wijst FrTp_Transmit dergelijke opdrachten af met E_NOT_OK en meldt FRTP_E_SEG_ERROR ([SWS_FrTp_01187], FrTp SWS p. 47).

Verbindingen, kanalen en PDU-pools

Elke communicatierelatie is een eigen FrTpConnection. Het aantal daarvan is post-build configureerbaar ([SWS_FrTp_01014], [SWS_FrTp_01015]). Elke verbinding heeft een modulebreed uniek adresparen en een unieke FRTP_SDUID ([SWS_FrTp_01017], [SWS_FrTp_01018]). Meerdere verbindingen kunnen een FrTpConnectionControl en een FrTpTxPduPool delen ([SWS_FrTp_01022], [SWS_FrTp_01020]). Tijdens runtime werken meerdere FrTpChannel parallel; het aantal daarvan legt FrTpChanNum vast ([SWS_FrTp_00088], [SWS_FrTp_00228]). Voor zenden en ontvangen wisselen de kanalen telkens tussen “idle” en “busy” ([SWS_FrTp_01117], [SWS_FrTp_01025]).

Contextdiagram: een half-duplex-kanaal verwijst naar een Tx- en een Rx-verbinding. Beide refereren aan stuurparameters en een Tx-PDU-pool. Bronnen: FrTp SWS p. 39, [SWS_FrTp_01020], [SWS_FrTp_01088]

Adressen:

• Bij het zenden neemt FrTp adressen over uit de metadata SOURCE_ADDRESS_16 en TARGET_ADDRESS_16. Geconfigureerde FrTpLa/FrTpRa hebben daarbij voorrang ([SWS_FrTp_01204], [SWS_FrTp_01205]).
• Bij ontvangst geeft FrTp de adressen als metadata door naar boven. Dezelfde adressen gebruikt het voor FlowControl ([SWS_FrTp_01206]).

Bandbreedte verdeelt FrTp via de pools:

• De Tx-N-PDU's van een pool staan in oplopende netwerkplanvolgorde en mogen verschillend van lengte zijn ([SWS_FrTp_01088], [SWS_FrTp_01089]).
• De TxPduPendingCounter van een kanaal telt onbevestigde N-PDU's ([SWS_FrTp_01091], [SWS_FrTp_01092]). Een verbinding wordt alleen verwerkt als deze 0 is ([SWS_FrTp_01094]). Zo kunnen opeenvolgende frames elkaar niet inhalen (FrTp SWS p. 61).
• Actieve verbindingen komen afwisselend aan de beurt ([SWS_FrTp_01096]).
• Bij bandbreedtebeperking gelden drie regels: StartFrame en FlowControl gaan in de eerste PDU van de pool ([SWS_FrTp_01174], [SWS_FrTp_01177]). De zender gebruikt slechts BC.MPPC PDU's ([SWS_FrTp_01175]). Pools mogen elkaar overlappen ([SWS_FrTp_01176]).
• FrIf moet de PDU's van een verbinding in oplopende volgorde binnen een job inplannen (FrTp SWS p. 122).

Verzendpad: van FrTp_Transmit tot PduR_FrTpTxConfirmation

Elke verzending begint met FrTp_Transmit ([SWS_FrTp_00136], [SWS_FrTp_00149]). De aanroep stelt TX_SDU_AVAILABLE alleen in als de TxPduId geldig is en er een kanaal vrij is ([SWS_FrTp_01039]). Anders eindigt deze met E_NOT_OK. Hetzelfde geldt als er voor hetzelfde adres al een overdracht loopt ([SWS_FrTp_01041], [SWS_FrTp_01200]).

Het eigenlijke werk wordt gedaan door FrTp_MainFunction:

1. Deze vraagt de beschikbare lengte op via PduR_FrTpCopyTxData ([SWS_FrTp_01042]).
2. Deze reserveert de eerste vrije FrTpTxPdu ([SWS_FrTp_01045]).
3. Deze beslist over de segmentatie ([SWS_FrTp_01048]).
4. Deze kopieert gegevens op PDU-lengte ([SWS_FrTp_01123]).
5. Deze draagt de N-PDU met exacte lengte over aan FrIf_Transmit ([SWS_FrTp_01051]).

Het verloop wordt getoond door FrTp SWS p. 44.

Activiteitendiagram: beslissing tussen ongesegmenteerde en gesegmenteerde overdracht, inclusief afbreken op 1:n-verbindingen. Bronnen: [SWS_FrTp_01047], [SWS_FrTp_01048], [SWS_FrTp_01208], FrTp SWS p. 51

Belangrijk voor de doorvoer: als er geen PDU vrij is, stelt FrTp de verbinding uit tot de volgende MainFunction-aanroep ([SWS_FrTp_01047]).

Na elke N-PDU roept FrIf FrTp_TxConfirmation aan. Dat zet de FrTpTxPdu op “idle” ([SWS_FrTp_01052], [SWS_FrTp_01054]). Kanaal en vlag komen vrij zodra aan drie voorwaarden is voldaan: alle gegevens verzonden, positief bevestigd en, indien geconfigureerd, met ontvangstbevestiging ([SWS_FrTp_01056], [SWS_FrTp_01057]). PduR_FrTpTxConfirmation volgt na elke geaccepteerde opdracht, met E_OK alleen in geval van succes ([SWS_FrTp_01058]). Voor het zenden zijn er twee buffertoegangstypen: “Immediate” en “Decoupled Buffer Access” ([SWS_FrTp_01084]). Bij “Decoupled” haalt FrIf de gegevens later op via FrTp_TriggerTransmit. Deze aanroep kopieert Address Information, PCI en gebruikersgegevens naar de klaargezette buffer ([SWS_FrTp_01060], [SWS_FrTp_01061], FrTp SWS p. 50).

Sequentiediagram: de opdracht komt synchroon binnen en wordt asynchroon in de MainFunction verwerkt; optioneel volgt TriggerTransmit (Decoupled). Bronnen: FrTp SWS p. 44, FrTp SWS p. 50, [SWS_FrTp_01058]

Ontvangstpad en reassemblage

De ontvangst begint met FrTp_RxIndication ([SWS_FrTp_00137]). FrTp verwerkt een N-PDU alleen als aan twee voorwaarden is voldaan ([SWS_FrTp_01069], [SWS_FrTp_01071]):

• De RxPduId is geldig.
• Het bestemmingsadres komt overeen met FrTpLa en het bronadres met FrTpRa.

Anders wordt de N-PDU genegeerd ([SWS_FrTp_01072]). Is er geen Rx-kanaal vrij, dan eindigt de verwerking en meldt FrTp FRTP_E_NO_CHANNEL ([SWS_FrTp_01076], [SWS_FrTp_01186]). Een StartFrame slaat FrTp op in een lokale buffer. Zo kan een gateway dit ook bij een kortstondig gebrek aan resources correct verwerken (FrTp SWS p. 56).

Bij een nieuwe verbinding roept FrTp PduR_FrTpStartOfReception aan. Meegegeven worden de verwachte lengte evenals inhoud en omvang van het StartFrame ([SWS_FrTp_01078], [SWS_FrTp_01193]). Waar deze aanroep plaatsvindt, tonen de R20-11-diagrammen in twee varianten: in FrTp_RxIndication (FrTp SWS p. 55) en in FrTp_MainFunction (FrTp SWS p. 86). R23-11 staat uitdrukkelijk beide toe (FrTp SWS p. 54).

Daarna kopieert FrTp de fragmenten via PduR_FrTpCopyRxData en verzendt het FlowControl waar het protocol dit vereist ([SWS_FrTp_01138], [SWS_FrTp_01080]). Het kanaal wordt vrijgegeven wanneer alle gegevens zijn ontvangen en alle FlowControls zijn bevestigd ([SWS_FrTp_01081]). PduR_FrTpRxIndication volgt altijd wanneer PduR_FrTpStartOfReception succesvol was ([SWS_FrTp_01083]).

Sequentiediagram: de callback controleert en buffert, de MainFunction reassembleert en verzendt FlowControl. Bronnen: FrTp SWS p. 55, [SWS_FrTp_01074], [SWS_FrTp_01083]

Afbreken en runtimeparameters

Of verzendafbraak beschikbaar is, legt FrTpTransmitCancellation statisch vast; deze wordt geactiveerd met FrTp_CancelTransmit ([SWS_FrTp_01097], [SWS_FrTp_00384]). Het effect hangt af van de voortgang:

• Is de opdracht geaccepteerd, maar nog niet gestart, dan komt de verbinding direct vrij. De ontvanger merkt niets ([SWS_FrTp_00385], FrTp SWS p. 63).
• Loopt de overdracht al, dan stopt FrTp deze met E_OK ([SWS_FrTp_01116]).
• E_NOT_OK volgt wanneer er geen verbinding actief is of de laatste N-PDU van een niet-bevestigde overdracht al aan FrIf is overgedragen ([SWS_FrTp_01116]).

In het gesegmenteerde geval verloopt bij de ontvanger een time-out die de ontvangst beëindigt (FrTp SWS p. 59).

Sequentiediagram: breekt de zender een lopende gesegmenteerde overdracht af, dan beëindigt de ontvanger de ontvangst via een time-out. Bronnen: [SWS_FrTp_01116], FrTp SWS p. 69

FrTp_CancelReceive breekt een lopende ontvangst af wanneer de RxPduId geldig is, en levert dan E_OK op ([SWS_FrTp_01181], [SWS_FrTp_01183]). Bij ongesegmenteerde ontvangst of een lopend LastFrame wijst de functie dit af ([SWS_FrTp_01182]). FrTp_ChangeParameter wijzigt tijdens runtime de BandwidthControl-waarden FrTpSCexp en FrTpMaxNbrOfNPduPerCycle ([SWS_FrTp_00242]). De bitlayout komt overeen met die van het FC(CTS)-frame ([SWS_FrTp_01195]). De parameteridentificatie hiervoor is TP_BC (ComStack Types p. 18). Tijdens een lopende ontvangst wordt de wijziging afgewezen ([SWS_FrTp_01115]). Na een succesvolle wijziging gebruikt de verbinding de nieuwe waarden ([SWS_FrTp_01156]).

Gedrag in het foutgeval

Ontwikkelfouten zijn vastgelegd in [SWS_FrTp_01201]:

• FRTP_E_UNINIT: aanroep zonder initialisatie; uitgezonderd zijn FrTp_Init en FrTp_GetVersionInfo.
• FRTP_E_PARAM_POINTER: NULL-pointer.
• FRTP_E_INVALID_PDU_SDU_ID: ongeldige SDU- of PDU-ID.
• FRTP_E_INVALID_PARAMETER: ongeldige parameter.
• FRTP_E_UMSG_LENGTH_ERROR: onbekende lengte zonder passende configuratie ([SWS_FrTp_01134]).
• een foutcode voor een mislukte initialisatie.

De API's controleren ID's en pointers en leveren bij fouten E_NOT_OK op waar ze een retourwaarde hebben ([SWS_FrTp_01139], [SWS_FrTp_01145], [SWS_FrTp_01147]). Runtimefouten zijn FRTP_E_SEG_ERROR (0x05) en FRTP_E_NO_CHANNEL (0x07). Ze verlopen via Det_ReportRuntimeError ([SWS_FrTp_01208], [SWS_FrTp_00577]).

In drie gevallen breekt de zender af en meldt PduR_FrTpTxConfirmation met E_NOT_OK:

• Een FlowControl heeft een ongeldige Flow Status of OVFLW/ABT ([SWS_FrTp_01198]).
• ACK_RET verwijst naar een positie buiten de buffer ([SWS_FrTp_01199]).
• Een 1:n-verbinding zou gesegmenteerd moeten worden (FrTp SWS p. 51).

Een FrTp_TxConfirmation met E_NOT_OK geeft aan beide zijden het kanaal vrij ([SWS_FrTp_01056], [SWS_FrTp_01081]). De vlag RX_ERROR onthoudt een ontvangstfout totdat FlowControl verzonden mag worden. Na de reactie (retry, negatieve bevestiging of afbreken) wordt deze gewist ([SWS_FrTp_00429], [SWS_FrTp_00430]). Op 1:n-verbindingen is er noch bevestiging noch retry ([SWS_FrTp_00598]).

Timers en timeouts volgen de tabellen van de specificatie ([SWS_FrTp_01099], [SWS_FrTp_01100], FrTp SWS p. 67). De configuratie moet aan de volgende voorwaarden voldoen:

• FRTP_TIMEOUT_BS > FRTP_TIME_BR + FRTP_TIME_AR ([SWS_FrTp_00599])
• FRTP_TIMEOUT_CR > FRTP_TIME_CS + FRTP_TIME_AS ([SWS_FrTp_01153])
• een grens voor de scheidingscyclus-exponent ([SWS_FrTp_00180])

Als de PduR bij het verzenden BUFREQ_E_BUSY oplevert, probeert FrTp het tot FrTpTimeCs keer opnieuw ([SWS_FrTp_01196]). De tellers zijn begrensd ([SWS_FrTp_01105], [SWS_FrTp_01114]). Wat er gebeurt bij het bereiken van een limiet, legt [SWS_FrTp_01113] vast; de bijbehorende tabel is hier niet beschikbaar. Als de ontvanger een buffer ontbreekt, verzendt hij FC.WAIT. Het aantal van deze frames wordt begrensd door FrTpMaxFCWait (FrTp SWS p. 69).

Sequentiediagram: Als de buffer ontbreekt, verzendt de ontvanger FC.WAIT totdat de tellerlimiet van kracht wordt; daarna zet FC.CTS de overdracht voort. Bronnen: [SWS_FrTp_01105], [SWS_FrTp_01114], FrTp SWS p. 70

Verdere gedetailleerde bewijzen

• Levenscyclus en scheduling: [SWS_FrTp_01028], [SWS_FrTp_01152], FrTp SWS p. 88.
• Protocolvarianten: [SWS_FrTp_01007] tot [SWS_FrTp_01012] met de diagrammen vanaf FrTp SWS p. 27.
• Verzendpad en bevestiging: [SWS_FrTp_01042], [SWS_FrTp_01058], FrTp SWS p. 85.
• Ontvangstpad: [SWS_FrTp_01078], [SWS_FrTp_01083].
• Bandbreedte en pools: [SWS_FrTp_01096], [SWS_FrTp_01175], FrTp SWS p. 60, FrTp SWS p. 134.
• Retry-scenario's (API-herhaling ten opzichte van PDU-herhaling): FrTp SWS p. 106.
• Foutencatalogus: [SWS_FrTp_01201], [SWS_FrTp_01208].