FlexRay State Manager (FrSM)

O FlexRay State Manager mantém uma máquina de estados por cluster FlexRay, que converte os pedidos de comunicação do ComM em despertar, arranque e desativação através do FlexRay Interface. FrSM_RequestComMode apenas armazena o pedido; este só é processado na função principal cíclica do cluster [SWS_FrSM_00020]. O FrSM reporta os modos atingidos ao ComM e ao BswM. O BswM pode terminar a operação apenas com key slots ou colocar todos os clusters em modo de receção. Apenas FRSM_ONLINE e FRSM_LOW_NUMBER_OF_COLDSTARTERS são considerados FullCom (SWS FrSM p. 38).

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O FlexRay State Manager converte os pedidos de comunicação do ComM para cada cluster FlexRay em chamadas ao FlexRay Interface. Como retorno, reporta o modo do barramento através de ComM_BusSM_ModeIndication e o seu estado detalhado através de BswM_FrSM_CurrentState [SWS_FrSM_00096]. Opcionalmente, utiliza DEM, DET e FrNm, bem como outros serviços de FrIf [SWS_FrSM_00097]. FrSm_Init coloca todas as máquinas de estados dos clusters em FRSM_READY (SWS FrSM p. 35).

Diagrama de contexto: ComM e BswM controlam, SchM temporiza, FrIf executa; os erros vão para DEM, DET, FrNm e opcionalmente para um CDD. Fontes: [SWS_FrSM_00096], [SWS_FrSM_00097]

FrSM_RequestComMode apenas armazena o pedido. Apenas a função principal do cluster o processa (SWS FrSM p. 36, [SWS_FrSM_00118]). No caso de um pedido de FullCom, a condição WUReason decide se o próprio FrSM envia padrões de despertar, reencaminha um despertar unilateral para o segundo canal ou arranca diretamente. No arranque, chama FrIf_StartCommunication e, em ECUs de arranque a frio (coldstart), adicionalmente FrIf_AllowColdstart. Com POC normal active, muda para FRSM_ONLINE (SWS FrSM p. 20, SWS FrSM p. 52). Se for solicitado NoCom a partir de um estado FullCom, o FrSM interrompe a comunicação logo na chamada. Após t_TrcvStdbyDelay, coloca os transceivers em standby e regressa a FRSM_READY [SWS_FrSM_00209].

Diagrama de estados: oito estados principais por cluster e o modo passivo paralelo da ECU. As transições para FRSM_ONLINE_PASSIVE e FRSM_LOW_NUMBER_OF_COLDSTARTERS são interpretadas. Fontes: SWS FrSM p. 18, SWS FrSM p. 27

Para o ComM, FullCom só é válido em FRSM_ONLINE e FRSM_LOW_NUMBER_OF_COLDSTARTERS (SWS FrSM p. 38). Estão disponíveis dois modos de operação especiais para o BswM. FrSm_AllSlots termina a operação apenas com key slots [SWS_FrSM_00172]. FrSm_SetEcuPassive comuta todos os clusters para o modo de receção pura [SWS_FrSM_00174]. FrSM_BswM_StateType reporta ambas as dimensões combinadas [SWS_FrSM_00199]. No R20-11, algumas funções ainda se chamam FrSm_…, e os IDs de serviço diferem de versões posteriores [SWS_FrSM_00020].

Em caso de erro, o FrSM reporta erros de desenvolvimento como FRSM_E_UNINIT ou FRSM_E_INV_HANDLE [SWS_FrSM_91001]. Se a sincronização não for bem-sucedida, chama FrNm_StartupError. Uma perda de sincronização é reportada opcionalmente através de <Cdd>_SyncLossErrorIndication [SWS_FrSM_00190].

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Função: gestor de estado de barramento entre ComM, BswM e FlexRay Interface

O FlexRay State Manager (FrSM) traduz os pedidos de comunicação do ComM para cada cluster FlexRay em chamadas de controlo ao FlexRay Interface. O ComM solicita através de FrSM_RequestComMode um ComM_ModeType para um NetworkHandleType [SWS_FrSM_00020]. O FrSM reporta o modo de barramento atingido através de ComM_BusSM_ModeIndication e o seu estado detalhado através de BswM_FrSM_CurrentState ao BswM [SWS_FrSM_00096]. Nunca controla diretamente os controladores e transceivers. Para o efeito, utiliza funções do FrIf, que na especificação estão agrupadas em elementos de função como FE_START (FrIf_StartCommunication) ou FE_HALT (FrIf_HaltCommunication) (SWS FrSM p. 22).

Adicionalmente, o FrSM utiliza serviços opcionais: Dem_SetEventStatus, Det_ReportError, FrIf_AllSlots, FrIf_GetNumOfStartupFrames, FrIf_GetWakeupRxStatus, FrIf_SetWakeupChannel e FrNm_StartupError [SWS_FrSM_00097]. Importa os seus tipos, entre outros, de ComM, ComStack_Types, DEM, Fr e FrIf [SWS_FrSM_00095]. O BswM também controla o FrSM ativamente. Pode, por exemplo, colocá-lo em modo passivo através de FrSm_SetEcuPassive() para casos de uso de diagnóstico (EXP ModeMgmt p. 36).

Diagrama de contexto: o FrSM situa-se entre os solicitadores ComM/BswM, o gerador de temporização SchM e o FrIf executor, e reporta erros a DEM, DET, FrNm e a um CDD opcional. Fontes: [SWS_FrSM_00096], [SWS_FrSM_00097], [SWS_FrSM_00118], [SWS_FrSM_00190]

Máquina de estados por cluster e modo passivo paralelo da ECU

Para cada cluster, o FrSM mantém uma máquina de estados própria com oito estados: FRSM_READY, FRSM_WAKEUP, FRSM_STARTUP, FRSM_HALT_REQ, FRSM_ONLINE, FRSM_ONLINE_PASSIVE, FRSM_KEYSLOT_ONLY e FRSM_LOW_NUMBER_OF_COLDSTARTERS. Cada estado está associado a um estado POC do controlador:

• FRSM_ONLINE corresponde a POC:normal active com comunicação total.
• FRSM_ONLINE_PASSIVE corresponde a POC:normal passive. Devido a erros de sincronização de relógio, nenhuns dados são enviados ou recebidos nesse estado.
• Em FRSM_KEYSLOT_ONLY só é permitido enviar nos key slots.

Esta atribuição é descrita por SWS FrSM p. 18. As transições são definidas em tabelas, e o FrSM executa as suas ações na ordem aí estabelecida (SWS FrSM p. 24).

Paralelamente, existem os estados FRSM_ECU_ACTIVE e FRSM_ECU_PASSIVE (SWS FrSM p. 18). FrSm_SetEcuPassive comuta todos os clusters da ECU conjuntamente para o modo de receção pura ou vice-versa [SWS_FrSM_00174]. Se, durante esse processo, um cluster não se encontrar em FRSM_READY, o FrSM executa FE_TRCV_NORMAL para esse cluster (SWS FrSM p. 40). FrSM_BswM_StateType mapeia ambas as dimensões: para cada estado principal existe um valor com o sufixo _ECU_PASSIVE, de FRSM_BSWM_READY (0x00) até FRSM_LOW_NUMBER_OF_COLDSTARTERS_ECU_PASSIVE (0x0F) [SWS_FrSM_00199]. Os dois conceitos de passivo não devem ser confundidos. ONLINE_PASSIVE é uma consequência de avaria da sincronização, ao passo que ECU_PASSIVE é uma operação de receção intencional.

Externamente, apenas conta o modo fornecido por FrSM_GetCurrentComMode. COMM_FULL_COMMUNICATION aplica-se exclusivamente em FRSM_ONLINE e FRSM_LOW_NUMBER_OF_COLDSTARTERS; em todos os outros estados aplica-se COMM_NO_COMMUNICATION (SWS FrSM p. 38, [SWS_FrSM_00024]). SilentCom não é suportado no FlexRay (SWS FrSM p. 18).

Diagrama de estados: máquina de estados principal por cluster com os caminhos Despertar → Arranque → Online bem como Paragem → Ready, além do modo passivo da ECU comum a todos os clusters. Interpretação: as transições para FRSM_ONLINE_PASSIVE e FRSM_LOW_NUMBER_OF_COLDSTARTERS são derivadas da tabela de estados e das condições. Fontes: SWS FrSM p. 27, SWS FrSM p. 18, SWS FrSM p. 20, [SWS_FrSM_00209]

De FrSm_Init à comunicação total: despertar e arranque

FrSm_Init é síncrona e não reentrante. A função recebe um ponteiro para FrSM_ConfigType, a configuração post-build específica da implementação ([SWS_FrSM_00013], [SWS_FrSM_00198]). Coloca todas as máquinas de estados dos clusters em FRSM_READY (transição T00) e armazena o endereço de configuração. Se FrSMDevErrorDetect estiver ativo, memoriza também a inicialização bem-sucedida (SWS FrSM p. 35).

FrSM_RequestComMode opera de forma assíncrona. A função armazena o modo pretendido como reqComMode. Este só é processado na execução seguinte de FrSM_MainFunction_<FrSMCluster.ShortName> na máquina de estados do cluster afetado (SWS FrSM p. 36). Existe uma função principal por cluster, disponibilizada através de SchM_FrSm.h [SWS_FrSM_00118]. O seu ciclo de chamada deverá seguir o parâmetro FrSMMainFunctionCycleTime (SWS FrSM p. 62). Pergunta (aberta)

Num pedido de FullCom em FRSM_READY, o FrSM avalia a condição WUReason. Se FrSMCheckWakeupReason estiver definido, consulta cada transceiver através de FrIf_GetTransceiverWUReason. O resultado é NO_WU_BY_BUS, PARTIAL_WU_BY_BUS ou ALL_WU_BY_BUS; sem verificação aplica-se NO_WU_BY_BUS (SWS FrSM p. 20). Se a ECU tiver sido despertada pelo barramento, arranca sem despertar próprio (SWS FrSM p. 52). Se o despertar num nó de dois canais tiver chegado apenas num canal, FE_SET_WU_CHANNEL_FORWARD reencaminha-o para o outro canal (SWS FrSM p. 22, SWS FrSM p. 56).

Diagrama de atividades: de WUReason resulta se o próprio FrSM efetua o despertar, reencaminha um despertar ou arranca diretamente. Interpretação: o ramo para ECUs sem função de despertar é derivado de FrSMIsWakeupEcu. Fontes: SWS FrSM p. 20, SWS FrSM p. 22, SWS FrSM p. 54

Em FRSM_WAKEUP, o FrSM envia padrões de despertar através de FE_WAKEUP, ou seja, FrIf_SendWUP por controlador. Repete o processo até FrSMNumWakeupPatterns ser atingido ou ter sido detetado tráfego no barramento (busTrafficDetected). Se um controlador entrar em HALT devido a um erro, a transmissão é interrompida (SWS FrSM p. 27).

Diagrama de atividades: envio repetido de padrões de despertar com avaliação de vPOC!WakeupStatus e interrupção em caso de HALT do controlador. Fontes: SWS FrSM p. 27, SWS FrSM p. 18

O arranque começa com FrIf_StartCommunication. O FrSM chama FrIf_AllowColdstart apenas em FrSMIsColdstartEcu (SWS FrSM p. 22). Depois, reporta FRSM_STARTUP ao BswM. Assim que o estado POC for normal active, seguem-se FrIf_SetState(FRIF_GOTO_ONLINE), a notificação FRSM_ONLINE e a indicação de modo ao ComM (SWS FrSM p. 50, SWS FrSM p. 52).

Diagrama de sequências: Despertar monocanal e inicialização até FRSM_ONLINE, distribuídos por várias execuções da função principal. Interpretação: A ordem dentro das execuções foi reconstruída a partir das ilustrações da especificação e simplificada. Fontes: SWS FrSM p. 50, SWS FrSM p. 52, [SWS_FrSM_00118]

Operação Key-Slot-Only, liberação de todos os slots e poucos nós de partida a frio

Se o controlador estiver configurado com pKeySlotOnlyEnabled, a inicialização termina inicialmente em FRSM_KEYSLOT_ONLY. Esse estado corresponde a POC:normal active com vPOCSlotMode ≠ AllSlots (SWS FrSM p. 18, SWS FrSM p. 55). Ele é abandonado através de FrSm_AllSlots [SWS_FrSM_00172]. A função chama FrIf_AllSlots para cada controlador do cluster e só retorna E_OK se todas as chamadas resultarem em E_OK. Ela pode ser desativada em tempo de pré-compilação através de FrSMAllSlotsSupport (SWS FrSM p. 41). De acordo com a ilustração da especificação, o BswM libera a operação completa. Só depois disso o FrSM reporta FRSM_ONLINE e FullCom ao ComM (SWS FrSM p. 57).

Diagrama de sequências: Inicialização em duas etapas: primeiro apenas key slots, depois liberação de todos os slots via FrSm_AllSlots. A ilustração da especificação rotula a mensagem do BswM como FRSM_ONLINE_KEYSLOT_ONLY; aqui consta o valor R20-11 FRSM_BSWM_KEYSLOT_ONLY. Fontes: SWS FrSM p. 57, SWS FrSM p. 55, [SWS_FrSM_00172], [SWS_FrSM_00199]

FRSM_LOW_NUMBER_OF_COLDSTARTERS significa comunicação plena, na qual o cluster está sincronizado apenas através de quadros de sincronização (SWS FrSM p. 18). A condição lowNumberOfColdstarters é atendida quando FrIf_GetNumOfStartupFrames() reporta menos quadros de inicialização do que o parâmetro opcional FrSMMinNumberOfColdstarter especifica (SWS FrSM p. 20).

Retorno a NoCom e temporizadores do cluster

NoCom pode ser solicitado enquanto o autômato estiver em FRSM_ONLINE, FRSM_KEYSLOT_ONLY, FRSM_LOW_NUMBER_OF_COLDSTARTERS ou FRSM_ONLINE_PASSIVE. Nesse caso, FrSM_RequestComMode já processa a transição sem aguardar pela função principal (SWS FrSM p. 36). Isso inclui FrIf_SetState(FRIF_GOTO_OFFLINE), FrIf_HaltCommunication e a mensagem HALT_REQ para o BswM. Em execuções posteriores, o FrSM reporta NoCom ao ComM, reinicializa os controladores, coloca os transceptores em STANDBY e reporta READY (SWS FrSM p. 58).

Diagrama de sequências: De FullCom para NoCom. A parada ocorre de forma síncrona na chamada de solicitação; a reinicialização e o standby ocorrem defasados no tempo na função principal. Interpretação: A ordem foi reconstruída a partir da ilustração da especificação. Fontes: SWS FrSM p. 58, SWS FrSM p. 36, [SWS_FrSM_00209]

Por cluster, o FrSM opera com vários temporizadores (SWS FrSM p. 21):

• t1 atrasa FrIf_AllowColdstart. Com FrSMDurationT1 = 0, a chamada segue diretamente após FrIf_StartCommunication.
• t2 determina após quanto tempo a inicialização é repetida.
• t3 monitora a transição para FullCom.
• t4 garante que um nó bicanal limpe seu bit de inibição de partida a frio.
• t_TrcvStdbyDelay atrasa a reinicialização e o standby. Se FrSMTrcvStdbyDelay não estiver configurado ou for 0, o autômato passa imediatamente de FRSM_HALT_REQ para FRSM_READY [SWS_FrSM_00209].

Configuração por FrSMCluster e versão de interface R20-11

O contêiner FrSMCluster (1..*) descreve um cluster que pode abranger vários controladores em uma ECU. Ele contém:

• os temporizadores FrSMDurationT1 a FrSMDurationT4,
• os papéis FrSMIsColdstartEcu e FrSMIsWakeupEcu,
• FrSMNumWakeupPatterns e FrSMStartupRepetitions,
• as referências FrSMComMNetworkHandleRef e FrSMFrIfClusterRef.

Esses conteúdos são descritos por SWS FrSM p. 62. De forma geral, também são configuráveis FrSMVersionInfoApi para FrSM_GetVersionInfo e FrSMSyncLossErrorIndicationName (SystemTemplate p. 1528, [SWS_FrSM_00029]).

Muitos pontos detalhados são provenientes de releases posteriores. Para o R20-11, aplicam-se os requisitos, e eles divergem em alguns pontos:

• As funções chamam-se FrSm_Init, FrSm_AllSlots e FrSm_SetEcuPassive e estão disponíveis através de FrSm.h.
• FrSM_RequestComMode possui o Service-ID 0x02 e é reentrante para diferentes clusters. Os trechos posteriores mencionam 0x40 e outros nomes de parâmetros.
• FrSM_GetCurrentComMode possui no R20-11 o Service-ID 0x03.

Evidências: [SWS_FrSM_00013], [SWS_FrSM_00020], [SWS_FrSM_00024], SWS FrSM p. 36.

Comportamento em caso de erro

Para erros de desenvolvimento, são definidos os seguintes códigos [SWS_FrSM_91001]:

• FRSM_E_PARAM_POINTER: ponteiro inválido. O serviço retorna imediatamente.
• FRSM_E_INV_HANDLE: identificador de rede inválido.
• FRSM_E_UNINIT: módulo não inicializado.
• FRSM_E_INV_MODE: modo de comunicação inválido.
• FRSM_INIT_FAILED: falha na inicialização.

Alguns casos são expressamente regulamentados. FrSm_AllSlots reporta FRSM_E_INV_HANDLE em caso de identificador inválido e retorna E_NOT_OK (SWS FrSM p. 41). FrSm_SetEcuPassive reporta um erro de desenvolvimento antes da inicialização (SWS FrSM p. 40). No R20-11, sem inicialização prévia, FrSM_GetCurrentComMode retorna E_NOT_OK [SWS_FrSM_00024].

No nível do barramento, o FrSM reage da seguinte forma:

• Em caso de erros na sincronização de relógio, o cluster cai para FRSM_ONLINE_PASSIVE (SWS FrSM p. 18).
• Se a sincronização não for bem-sucedida, o FrSM chama FrNm_StartupError em [SWS_FrSM_00097].
• A inicialização é repetida após t2 (SWS FrSM p. 21). FrSMStartupRepetitions provavelmente limita o número de repetições. Pergunta (aberta)

O FrSM reporta o status de inicialização como o evento DEM FRSM_E_CLUSTER_STARTUP, em caso de sucesso com PASSED (SWS FrSM p. 52). Os IDs de evento encontram-se em FrSMClusterDemEventParameterRefs (SWS FrSM p. 62). Opcionalmente, <Cdd>_SyncLossErrorIndication informa com true sobre uma perda de sincronização. Com false, a função indica que a sincronização foi restabelecida ou que a solicitação de FullCom foi cancelada [SWS_FrSM_00190]. Sem um nome de função configurado, essa notificação não ocorre (SystemTemplate p. 1528).

Evidências mais detalhadas

• Núcleo da API: inicialização, solicitação e consulta de modo ([SWS_FrSM_00013], [SWS_FrSM_00020], [SWS_FrSM_00024]), bem como a função principal cíclica por cluster [SWS_FrSM_00118].
• Operação especial: liberação de todos os slots [SWS_FrSM_00172] e modo passivo da ECU [SWS_FrSM_00174].
• Notificações de estado ao BswM [SWS_FrSM_00199] e tipo de configuração [SWS_FrSM_00198].
• Interfaces: necessárias [SWS_FrSM_00096], opcionais [SWS_FrSM_00097] e configuráveis [SWS_FrSM_00190].
• Autômato: estados, variáveis, condições, elementos de função e tabela de transições (SWS FrSM p. 18, SWS FrSM p. 20, SWS FrSM p. 22, SWS FrSM p. 27).
• Temporizadores e códigos de erro: [SWS_FrSM_00209], [SWS_FrSM_91001], SWS FrSM p. 21.
• Processos como sequências: despertar, inicialização passiva, despertar bicanal com e sem encaminhamento, Key-Slot-Only e desligamento (SWS FrSM p. 50 a SWS FrSM p. 58).