Figure 7.2: Ctrl state machine of the TcpIp

1. Diagrammtyp & Architektur-Kontext

• Klassifikation: UML-Zustandsdiagramm (State Machine Diagram / Zustandsautomat gemäß OMG-UML- bzw. AUTOSAR-BSW-UML-Profil).
• Funktionale Einordnung: AUTOSAR Classic Platform (R25-11), Schicht: Communication Services / Communication HW Abstraction. Spezifikation: AUTOSAR_CP_SWS_TcpIp (Schnittstellen zu EthSM, SoAd).
• Technischer Zweck: Modellierung des controller-individuellen Betriebs- und Verbindungszustands (Controller State Machine, TcpIp_StateType) eines virtuellen/physikalischen Ethernet-Controllers innerhalb des TCP/IP-Stacks. Steuert den Lebenszyklus von IP-Adressierungsmechanismen (statisch, DHCP, Auto-IP), Socket-Ressourcen und Sende-/Empfangspfaden in Abhängigkeit von den Netzwerkanforderungen des Ethernet State Managers (EthSM).

2. Komponenten, Entitäten & Schnittstellen

• Zustände (TcpIp_StateType):
  • TCPIP_STATE_OFFLINE: Stack-Controller ist inaktiv/dekonfiguriert, keine Kommunikation, Ressourcen sind freigegeben.
  • TCPIP_STATE_STARTUP: IP-Zuweisungsprozess läuft; Controller bereitet Netzwerkressourcen vor.
  • TCPIP_STATE_ONLINE: Vollständiger Kommunikationsbetrieb aktiv; IP-Adresse ist zugewiesen und gebunden.
  • TCPIP_STATE_ONHOLD: Kommunikation ist temporär suspendiert; IP-Bindung bleibt reserviert.
  • TCPIP_STATE_SHUTDOWN: Asynchrone Teardown-Phase; Schließen von Verbindungen, Pufferbereinigung und Ressourcenfreigabe.
  • Initial: Start-Pseudozustand nach System-Reset.
• Entry-Aktionen:
  • Jeder Hauptzustand besitzt die standardisierte Eintrittsaktion: entry / EthSM_TcpIpModeIndication(<TARGET_STATE>) zur asynchronen Bestätigung des erreichten Betriebszustands an den EthSM.
• API-Trigger & Steuerschnittstellen:
  • TcpIp_Init(): Initialisierungsaufruf durch BSW Mode Management / EcuM.
  • TcpIp_RequestComMode(CtrlIdx, State): Steuer-API, aufgerufen durch den EthSM zur Modusumschaltung (ONLINE, OFFLINE, ONHOLD).
• Upstream-Benachrichtigungen (<Up>_LocalIpAddrAssignmentChg):
  • Konfigurierbare Callback-Schnittstelle an übergeordnete Module (primär SoAd), signalisiert den Status der IP-Adressbindung:
    • TCPIP_IPADDR_STATE_ASSIGNED (IP verfügbar)
    • TCPIP_IPADDR_STATE_ONHOLD (IP geparkt)
    • TCPIP_IPADDR_STATE_UNASSIGNED (IP entzogen/freigegeben)

3. Dynamisches Verhalten & Sequenzablauf

[Initial]
   │  TcpIp_Init()
   ▼
[TCPIP_STATE_OFFLINE] ──TcpIp_RequestComMode(ONLINE) / enable IP assignment──► [TCPIP_STATE_STARTUP]
   ▲                                                                                  │
   │                                           [Ip is assigned] /                     │
   │                                           Up_LocalIpAddrAssignmentChg(ASSIGNED)  │
   │                                                                                  ▼
   │  [ressources are released] ◄───────────────────────────────────────────── [TCPIP_STATE_ONLINE]
   │              ▲                                                               │     ▲
   │              │                                TcpIp_RequestComMode(ONHOLD)   │     │  TcpIp_RequestComMode(ONLINE)
   │     [TCPIP_STATE_SHUTDOWN]                    deactivate communication       │     │  reactivate communication
   │              ▲                                                               ▼     │  AssignmentChg(ASSIGNED)
   │              └──── TcpIp_RequestComMode(OFFLINE) ───────────────────────── [TCPIP_STATE_ONHOLD]

1. Initialisierung:
   • Initial → TCPIP_STATE_OFFLINE: Getriggert durch TcpIp_Init(). Löst EthSM_TcpIpModeIndication(TCPIP_STATE_OFFLINE) aus.
2. Startup & Adressauflösung (Online-Pfad):
   • TCPIP_STATE_OFFLINE → TCPIP_STATE_STARTUP:
     • Trigger: TcpIp_RequestComMode(TCPIP_STATE_ONLINE).
     • Aktion: /enable IP assignment. Startet Adressvergabe (z. B. DHCP-Request, IPv6 SLAAC, ARP-Probe).
   • TCPIP_STATE_STARTUP → TCPIP_STATE_ONLINE:
     • Guard: [Ip is assigned].
     • Aktion: Callback <Up>_LocalIpAddrAssignmentChg(..., TCPIP_IPADDR_STATE_ASSIGNED).
   • Abbruch vor Zuweisung: TCPIP_STATE_STARTUP → TCPIP_STATE_OFFLINE via TcpIp_RequestComMode(TCPIP_STATE_OFFLINE) mit Aktion /abort IP assignment.
3. Pausierungsbetrieb (ONHOLD):
   • TCPIP_STATE_ONLINE → TCPIP_STATE_ONHOLD:
     • Trigger: TcpIp_RequestComMode(TCPIP_STATE_ONHOLD).
     • Aktionen: <Up>_LocalIpAddrAssignmentChg(..., TCPIP_IPADDR_STATE_ONHOLD) und Kommunikationsdeaktivierung im Modul.
   • TCPIP_STATE_ONHOLD → TCPIP_STATE_ONLINE:
     • Trigger: TcpIp_RequestComMode(TCPIP_STATE_ONLINE).
     • Aktionen: Kommunikation reaktivieren, <Up>_LocalIpAddrAssignmentChg(..., TCPIP_IPADDR_STATE_ASSIGNED).
   • Lokaler Loop-Trigger: [Ip priority reassignment] verbleibt intern in ONLINE bzw. ONHOLD (dynamischer Wechsel prioritärer Adresszuweisungen).
4. Asynchroner Shutdown & Ressourcenfreigabe:
   • Sowohl von TCPIP_STATE_ONLINE als auch TCPIP_STATE_ONHOLD führt TcpIp_RequestComMode(TCPIP_STATE_OFFLINE) nach TCPIP_STATE_SHUTDOWN.
   • Aktionen: <Up>_LocalIpAddrAssignmentChg(..., TCPIP_IPADDR_STATE_UNASSIGNED), Kommunikation stoppen, interne Ressourcenfreigabe anfordern (request releasing the resources).
   • TCPIP_STATE_SHUTDOWN → TCPIP_STATE_OFFLINE: Guard [ressources are released]. Erst wenn alle Verbindungen abgebaut und Puffer frei sind, erfolgt der Wechsel nach OFFLINE.
5. Preemptiver Neustart während Shutdown (Fast Recovery):
   • TCPIP_STATE_SHUTDOWN → TCPIP_STATE_STARTUP bei vorzeitigem TcpIp_RequestComMode(TCPIP_STATE_ONLINE):
     • Aktionen: Sofortige Zwangsrücknahme der Ressourcen (immediately release the resources).
     • Unterdrückung der Benachrichtigung an EthSM beim Passieren von OFFLINE (do not inform EthSM upon entering state TCPIP_STATE_OFFLINE).
     • Zuweisung neuer Ressourcen starten und direkt nach TCPIP_STATE_STARTUP übergehen.

4. Normative Relevanz & Entwickler-Hinweise

• Asynchrone Entkopplung (Request vs. Indication): TcpIp_RequestComMode() ist rein anfordernd und kehrt unmittelbar zurück. Der Stack darf den Statuswechsel niemals synchron blockieren. Integratoren müssen sicherstellen, dass übergeordnete Module (EthSM) erst auf den Moduswechsel reagieren, wenn EthSM_TcpIpModeIndication() empfangen wurde.
• Ressourcenbereinigung gemäß SWS_TcpIp_00410 / SRS_Eth_00187: Im Zustand TCPIP_STATE_SHUTDOWN müssen alle offenen Socket-Deskriptoren, TCP-Verbindungen (FIN/RST-Handling) und PDU-Sendepuffer (LSduR_TcpIpTransmit) deterministisch freigegeben werden. PDU-Zustände fallen auf PDU_AVAILABLE zurück.
• Upper-Layer-Vertrag (SoAd / Socket-Nutzer): Sendeanfragen dürfen nur bei TCPIP_STATE_ONLINE bzw. aktivem IP-Zustand ASSIGNED verarbeitet werden. Im Zustand TCPIP_IPADDR_STATE_ONHOLD bleiben Socket-Tabellen bestehen, der Datenverkehr auf Link- und IP-Ebene wird jedoch stummgeschaltet.
• Preemption-Sonderlogik: Treiber- und Stack-Implementierer müssen die Sequenz SHUTDOWN -> STARTUP absichern: Werden Re-Init-Requests während eines laufenden Shutdowns empfangen, muss der Hardware-/Stack-Pufferabbruch beschleunigt erzwungen werden, ohne dass EthSM ein fälschliches Zwischen-OFFLINE signalisiert bekommt.