Platform Types (Platform_Types)

Platform_Types.h предоставляет платформозависимые базовые типы Classic Platform: целочисленные типы фиксированной ширины от uint8 до sint64, оптимизированные типы *_least, float32/float64, boolean с TRUE/FALSE, а также указатели буфера VoidPtr и ConstVoidPtr. Кроме того, CPU_TYPE, CPU_BIT_ORDER и CPU_BYTE_ORDER определяют разрядность регистров и порядок байтов целевой платформы [SWS_Platform_00046]. boolean разрешается использовать только с TRUE и FALSE и без арифметических или побитовых операторов [SWS_Platform_00034]. Заголовочный файл нельзя расширять, иначе будет утрачено соответствие AUTOSAR.

больше ›

Platform_Types.h — это платформозависимый базис типов Classic Platform. Заголовочный файл инкапсулирует ширину машинных слов и порядок байтов целевой платформы под унифицированными именами и не подлежит расширению, поскольку любое расширение аннулирует соответствие AUTOSAR [SWS_Platform_00002]. В представлении модели типы находятся по фиксированному пути, такому как /AUTOSAR_Platform/ImplementationDatatypes/uint8 TPS StandardizationTemplate с. 77.

Заголовочный файл предоставляет следующие группы типов:

• Целочисленные типы фиксированной ширины от uint8 до sint64 [SWS_Platform_00013] [SWS_Platform_00067]; для знаковых типов допускается только дополнительный код (two's complement) [SWS_Platform_00061].
• Оптимизированные типы *_least с минимальной шириной, например для счетчиков циклов [SWS_Platform_00020].
• float32 и float64 согласно IEEE 754-2008 [SWS_Platform_00041].
• Указатели буфера VoidPtr для данных, передаваемых вызывающей стороне, и ConstVoidPtr для данных, передаваемых вызываемому компоненту [SWS_Platform_91001] [SWS_Platform_91002].

Диаграмма деятельности: выбор подходящего платформенного типа следует вопросам: указатель буфера, логическое значение, число с плавающей точкой, минимальная или точная ширина. Источники: [SWS_Platform_91001], [SWS_Platform_00026], SWS PlatformTypes с. 17

boolean реализуется в R20-11 как кратчайший нативно поддерживаемый беззнаковый целочисленный тип, как правило, 8 бит [SWS_Platform_00027]. Более поздние редакции отступают от этого и используют _Bool SWS PlatformTypes с. 18. Тип должен поддерживать указатели [SWS_Platform_00060] и может использоваться только с TRUE и FALSE. Арифметические и побитовые операторы запрещены [SWS_Platform_00034], а повторных определений символов следует избегать с помощью условной проверки [SWS_Platform_00054].

Для каждой платформы, кроме того, необходимо определить три символа: CPU_TYPE для разрядности регистров [SWS_Platform_00045], CPU_BIT_ORDER с MSB_FIRST или LSB_FIRST [SWS_Platform_00048] [SWS_Platform_00049] и CPU_BYTE_ORDER с HIGH_BYTE_FIRST или LOW_BYTE_FIRST [SWS_Platform_00050] [SWS_Platform_00051]. При этом нельзя смешивать имена битов и их значимость, так как MSB в аккумуляторе всегда находится слева SWS PlatformTypes с. 15. Интерпретация: модуль не имеет ошибок времени выполнения; неверные назначения проявляются только при интеграции или проверке на соответствие стандарту. Вопрос (открытый)

Диаграмма деятельности: разрядность регистров, порядок битов и порядок байтов целевой платформы отображаются ровно на одно значение символа для каждого параметра. Источники: [SWS_Platform_00045], [SWS_Platform_00048], [SWS_Platform_00050]

больше ›

Роль Platform_Types.h: платформозависимый базис типов

Модуль представляет собой не исполняемый блок, а заголовочный файл. Все специфицированные типы и символы определены как «Available via Platform_Types.h», например uint8 [SWS_Platform_00013] или CPU_TYPE [SWS_Platform_00064]. Заголовочный файл скрывает характеристики целевого микроконтроллера и компилятора под унифицированными именами: разрядность машинных слов, порядок битов и порядок байтов. Тем самым он относится к абстракции микроконтроллера, требуемой в SRS_BSW_00161, со стандартизированным интерфейсом к верхним уровням SRS BSWGeneral с. 88. Именно на это вышестоящее требование ссылаются и правила порядка байтов SWS PlatformTypes с. 16.

Граница системы проведена строго. Заголовочный файл нельзя расширять, поскольку любое расширение отменяет соответствие AUTOSAR [SWS_Platform_00002]. Возвращаемые типы для успешного или неуспешного завершения API-вызова, напротив, находятся в Std_Types.h SRS BSWGeneral с. 68. В представлении модели платформенные типы сохранены в виде шаблонов (blueprints), например в /AUTOSAR/Platform/ImplementationDatatypes_Blueprint/uint8. Они реализуются в /AUTOSAR_Platform/ImplementationDatatypes/uint8, чтобы поставщики компонентов могли обращаться к ним по предсказуемому пути TPS StandardizationTemplate с. 77.

Контекстная диаграмма: целевая платформа определяет наполнение Platform_Types.h, типы которого в представлении модели находятся по фиксированному пути и используются многими модулями BSW. Примеры использования взяты из более поздних релизов. Источники: [SWS_Platform_00038], TPS StandardizationTemplate с. 77, SWS BFXLibrary с. 19, SWS CRCLibrary с. 41, SWS BSWMulticoreLibrary с. 16, SWS KeyManager с. 111, SWS CANStateManager с. 83

Целочисленные типы и типы с плавающей точкой гарантированной ширины

Ядром модуля являются беззнаковые и знаковые типы фиксированной ширины от 8 до 64 бит, а также два типа с плавающей точкой. Нормативно требования определяют ширину и диапазон значений, например «32 bit unsigned» для uint32 [SWS_Platform_00015]. Определения C-typedef в каталоге API, например typedef unsigned long uint32;, вероятно, следует читать как типичное отображение, которое может варьироваться в зависимости от компилятора (интерпретация). Вопрос Q-d0ca377fc1abd98a (открытый)

Тип	Ширина / формат	Диапазон значений	Обоснование
uint8	8 бит, беззнаковый	0..255	[SWS_Platform_00013]
uint16	16 бит, беззнаковый	0..65535	[SWS_Platform_00014]
uint32	32 бит, беззнаковый	0..4294967295	[SWS_Platform_00015]
uint64	64 бит, беззнаковый	0..18446744073709551615	[SWS_Platform_00066]
sint8	8 бит, знаковый	-128..+127	[SWS_Platform_00016]
sint16	16 бит, знаковый	-32768..+32767	[SWS_Platform_00017]
sint32	32 бит, знаковый	-2147483648..+2147483647	[SWS_Platform_00018]
sint64	64 бит, знаковый	-9223372036854775808..9223372036854775807	[SWS_Platform_00067]
float32	IEEE 754-2008 binary32	-3.4028235e+38..+3.4028235e+38	[SWS_Platform_00041]
float64	IEEE 754-2008 binary64	±1.7976931348623157e+308	[SWS_Platform_00042]

Для знаковых типов AUTOSAR поддерживает в компиляторе и целевой платформе исключительно арифметику дополнительного кода. Из этого следуют асимметричные диапазоны значений в таблице [SWS_Platform_00061]. Другие спецификации повсеместно предполагают наличие этих типов. Библиотека CRC, например, определяет uint8 Crc_CalculateCRC8(const uint8*, uint32, uint8, boolean) SWS CRCLibrary с. 41. COM должен поддерживать преобразование порядка байтов для типов от uint16 до float64 RS COM с. 14. Оба места взяты из более поздних релизов и служат лишь иллюстрацией применения.

Оптимизированные типы *_least для счетчиков и состояний

Наряду с типами точной ширины модуль определяет шесть оптимизированных типов. Они гарантируют лишь минимальную ширину и производны от uint и sint соответственно:

• uint8_least [SWS_Platform_00020]
• uint16_least [SWS_Platform_00021]
• uint32_least [SWS_Platform_00022]
• sint8_least [SWS_Platform_00023]
• sint16_least [SWS_Platform_00024]
• sint32_least [SWS_Platform_00025]

Таким образом, реализация может выбрать более широкое представление. Сигнатуры каталога отображают все шесть типов на unsigned int и signed int соответственно [SWS_Platform_00020].

В качестве примеров использования спецификация называет счетчики циклов (не более 124 итераций ⇒ uint8_least) и аргументы switch (17 состояний ⇒ uint8_least). За подробностями она отсылает к главе «AUTOSAR Integer Data Types» общих требований к BSW SWS PlatformTypes с. 17.

Корректное использование boolean, TRUE и FALSE в соответствии с правилами

boolean имеет диапазон значений FALSE = 0 и TRUE = 1 и может использоваться только вместе с этими определениями [SWS_Platform_00026]. Для R20-11 действует следующее: boolean реализуется как беззнаковый целочисленный тип с кратчайшей битовой длиной, которую платформа поддерживает нативно, как правило, 8 бит [SWS_Platform_00027]. Место в документе из R24-11/R25-11 формулирует тот же идентификатор иначе: там boolean реализуется через C99-тип _Bool, и AUTOSAR больше не фиксирует точный размер SWS PlatformTypes с. 18. Для R20-11 эта более поздняя редакция не является нормативной.

boolean, кроме того, должен отображаться на тип, на который могут указывать указатели, чтобы параметры могли передаваться через API. Эффективные битовые типы некоторых аппаратных платформ не поддерживают указатели и поэтому исключаются [SWS_Platform_00060]. Для символов TRUE и FALSE действуют три правила:

• Они определяются с защитой #ifndef как 1 и 0 [SWS_Platform_00056].
• Если компилятор уже предоставляет эти символы, повторного определения следует избегать с помощью условной проверки [SWS_Platform_00054].
• Их следует использовать только вместе с boolean [SWS_Platform_00055].

При присваиваниях переменным типа boolean арифметические и побитовые операторы запрещены: +, ++, -, --, *, /, %, <<, >>, ~ и &. Допустимо только присваивание TRUE или FALSE, а также результатов отношений, логических операций и проверок на (не)равенство. Сравнение выполняется только с помощью == или != с TRUE/FALSE либо через if (var) или if (!var) [SWS_Platform_00034]. Использующие модули следуют этому шаблону. Так, Bfx_GetBit явно возвращает результат проверки бита как TRUE или FALSE SWS BFXLibrary с. 19.

Диаграмма деятельности: для переменных boolean допустимы только перечисленные формы присваивания и сравнения, арифметические и побитовые операторы запрещены. Источники: [SWS_Platform_00034], [SWS_Platform_00026].

Нетипизированные указатели буфера: VoidPtr и ConstVoidPtr

Оба типа указателей различаются направлением потока данных:

• VoidPtr представляет собой void* для буферов, содержащих данные, возвращаемые вызывающей стороне [SWS_Platform_91001].
• ConstVoidPtr представляет собой const void* для буферов, передаваемых вызываемому компоненту [SWS_Platform_91002].

Направление потока данных заложено уже в имени типа SWS PlatformTypes с. 27 SWS PlatformTypes с. 28.

Как это выглядит в интерфейсах, показывает Key Manager. KeyMServiceCertificateByCertId передает RequestData как ConstVoidPtr вместе с длиной типа uint32. Ответ принимает ResponseData типа VoidPtr; ResponseDataLength (INOUT) при этом указывает доступную длину буфера SWS KeyManager с. 111. Другие примеры:

• KeyM_CertDataType ссылается на данные сертификата в локальной области данных вызывающей стороны через VoidPtr SWS KeyManager с. 97.
• Crypto Service Manager передает seed как ConstVoidPtr SWS CryptoServiceManager с. 124.

Во всех трех примерах длина передается в виде отдельного параметра uint32 или отдельного элемента структуры, поскольку нетипизированный указатель не несет информации о длине.

Диаграмма последовательности: при вызове службы ConstVoidPtr передает запрос вызываемому компоненту, VoidPtr принимает ответ для вызывающей стороны. Источники: SWS KeyManager с. 111, [SWS_Platform_91001], [SWS_Platform_91002]

Диаграмма деятельности: выбор типа определяется вопросами о буферном указателе, логическом значении, числе с плавающей точкой, минимальной или точной разрядности. Источники: [SWS_Platform_91001], [SWS_Platform_91002], [SWS_Platform_00026], [SWS_Platform_00041], [SWS_Platform_00020], SWS PlatformTypes с. 17

Идентификация платформы: CPU_TYPE, CPU_BIT_ORDER, CPU_BYTE_ORDER

Для каждой платформы в заголовке необходимо определить три свойства:

• Разрядность регистров через CPU_TYPE [SWS_Platform_00044], с одним из значений CPU_TYPE_8, CPU_TYPE_16, CPU_TYPE_32 или CPU_TYPE_64 [SWS_Platform_00045] [SWS_Platform_00064].
• Порядок битов на уровне регистров через CPU_BIT_ORDER [SWS_Platform_00043].
• Порядок байтов в памяти через CPU_BYTE_ORDER [SWS_Platform_00046].

Оба символа порядка представляют собой #define, принимающие ровно одно из допустимых значений [SWS_Platform_00038] [SWS_Platform_00039].

Диаграмма деятельности: при портировании на целевую платформу определяются разрядность регистров, порядок битов и порядок байтов, которые отображаются ровно на одно символьное значение каждый. Источники: [SWS_Platform_00045], [SWS_Platform_00048], [SWS_Platform_00049], [SWS_Platform_00050], [SWS_Platform_00051]

При прямом порядке битов (big-endian) действует CPU_BIT_ORDER = MSB_FIRST, при обратном (little-endian) — LSB_FIRST [SWS_Platform_00048] [SWS_Platform_00049]. При этом следует строго разделять наименования битов и их весовое значение. MSB в аккумуляторе независимо от типа CPU всегда находится в крайней левой позиции. В архитектурах Motorola (Big Endian Bit Order) обозначение Bit0 относится к старшему биту, во всех остальных — к младшему SWS PlatformTypes с. 15 SWS PlatformTypes Рис. 7.1 с. 14.

Структурная диаграмма по рис. 7.1: весовое значение битов регистра фиксировано, только нумерация Bit0 зависит от CPU_BIT_ORDER. Источники: SWS PlatformTypes Рис. 7.1 с. 14, SWS PlatformTypes с. 15

При прямом порядке байтов (big-endian) действует CPU_BYTE_ORDER = HIGH_BYTE_FIRST: старший байт 16-битного значения располагается по адресу n, младший — по адресу n+1. При обратном порядке (little-endian) действует LOW_BYTE_FIRST с обратным размещением [SWS_Platform_00050] [SWS_Platform_00051]. Обозначения Byte0 и Byte1 служат только для иллюстрации и могут отличаться в справочной документации производителя SWS PlatformTypes с. 16.

Структурная диаграмма по рис. 7.2/7.3: одно и то же значение uint16 в зависимости от CPU_BYTE_ORDER отображается на адреса n и n+1 с переставленными байтами. Источники: SWS PlatformTypes Рис. 7.2 с. 16, SWS PlatformTypes Рис. 7.3 с. 15, [SWS_Platform_00039]

Необходимость этих указаний обосновывается другими спецификациями. Представление данных в памяти сильно зависит от архитектуры процессора и настроек компилятора. Поэтому SOME/IP требует алгоритм сериализации, переводящий данные в единое сетевое представление RS SOMEIPProtocol с. 21. Предположительно, подобные преобразования в реализациях опираются на CPU_BYTE_ORDER; однако payload явным образом этого не подтверждает. Вопрос Q-87e212e9eb2a2047 (открытый)

Поведение при ошибке

Интерпретация: поскольку Platform_Types.h предоставляет только типы и символы, модуль не имеет ошибок времени выполнения и кодов ошибок. Вопрос Q-e504d08b84d7ff70 (открытый) Признаки ошибок проявляются при компиляции, интеграции или проверке на соответствие стандарту. Требования называют типичные причины [SWS_Platform_00002]:

• Расширения заголовочного файла недопустимы; любое расширение аннулирует соответствие стандарту [SWS_Platform_00002].
• Повторные определения TRUE/FALSE при наличии поддержки со стороны компилятора должны предотвращаться с помощью условной проверки [SWS_Platform_00054] [SWS_Platform_00056].
• Неверно заданные символы порядка нарушают требования от [SWS_Platform_00048] до [SWS_Platform_00051]. Особенно подвержено ошибкам смешение наименований битов из документации производителя с их весовым значением SWS PlatformTypes с. 15.
• Тип boolean, не поддерживающий указатели, нарушает [SWS_Platform_00060], так как в этом случае параметры невозможно передать через API.
• Арифметика или побитовые операции над boolean недопустимы, как и формы сравнения, отличные от перечисленных [SWS_Platform_00034].
• Код, предполагающий обратный код (единичное дополнение) или симметричные диапазоны значений, не поддерживается, так как поддерживается только дополнительный код [SWS_Platform_00061].
• При смене релиза следует учитывать предписание для boolean: R20-11 [SWS_Platform_00027] и более поздние редакции SWS PlatformTypes с. 18 различаются. Поэтому код, предполагающий фиксированный размер boolean, перед сменой релиза подлежит проверке.

Дальнейшие подробные доказательства

• Целочисленные типы фиксированной ширины: [SWS_Platform_00013]–[SWS_Platform_00018], а также [SWS_Platform_00066] и [SWS_Platform_00067] определяют ширину и диапазон значений.
• Оптимизированные типы: от [SWS_Platform_00020] до [SWS_Platform_00025], с примерами использования в SWS PlatformTypes с. 17.
• Типы с плавающей точкой согласно IEEE 754-2008: [SWS_Platform_00041], [SWS_Platform_00042].
• Логические значения: [SWS_Platform_00026], [SWS_Platform_00027], [SWS_Platform_00034], [SWS_Platform_00055], [SWS_Platform_00056], [SWS_Platform_00060].
• Буферные указатели: [SWS_Platform_91001], [SWS_Platform_91002], с применением в SWS KeyManager с. 111.
• Платформенные символы: от [SWS_Platform_00043] до [SWS_Platform_00046], [SWS_Platform_00064], [SWS_Platform_00038], [SWS_Platform_00039]. Сопоставление порядка байтов и битов регулируют от [SWS_Platform_00048] до [SWS_Platform_00051], наглядно показано в SWS PlatformTypes с. 16.
• Базовые правила: [SWS_Platform_00002] (без расширений), [SWS_Platform_00054] (без переопределений), [SWS_Platform_00061] (дополнительный код). [SWS_Platform_00063] объявляет группу требований неприменимой; какие именно имеются в виду, из сокращенного текста не следует.