Figure 9.13: Passive wakeup of a host ecu (ECU that maintain a Ethernet switch) (part 1)

1. Diagrammtyp & Architektur-Kontext

• Klassifikation: UML-Sequenzdiagramm (Interaktionsübersicht) mit integrierten Zustandsmarkierungen (GOSLEEP, SLEEP, HALT), verschachtelten Interaktionsrahmen (loop) und synchronen/asynchronen Aufrufsequenzen.
• Technischer Zweck: Spezifikation der Phase 1 des passiven Wakeup-Prozesses einer Host-ECU, die einen integrierten oder externen Ethernet-Switch verwaltet (AUTOSAR_SWS_ECUStateManager, Kapitel 9, Figure 9.13).
• Funktionale Einordnung: Detaillierung des Übergangs vom geordneten Schlafmodus (SLEEP/HALT) über den asynchronen Hardware-Interrupt bis zur kaskadierten Wakeup-Validierung über die BSW-Schichten (EcuM → EthIf → EthSwt → EthTrcv).

2. Komponenten, Entitäten & Schnittstellen

Beteiligte Instanzen & Stereotypen

• «module» EcuM (ECU State Manager, Core/BSW System Service): Steuert den Gesamtlebenszyklus und koordiniert Schlaf-/Aufwachpfade.
• Integration Code: Projekt- und derivatspezifischer Callout-Code (OEM/Tier-1-Hooks).
• «module» Os (Operating System): Verwaltet Tasks, ISRs, Interrupt-Sperren und Ressourcen.
• «module» Mcu (Microcontroller Unit Driver): Steuert CPU-Low-Power-Modi (HALT).
• «module» Icu (Input Capture Unit Driver / Interrupt Controller): Fängt externe Wakeup-Flanken/Signale ab.
• «module» EthIf (Ethernet Interface): Abstraktionsschicht für Ethernet-Controller, Switches und Transceiver.
• «module» Eth (Ethernet Controller Driver): Im Diagramm als BSW-Modul aufgeführt, in dieser Phase ohne direkte Interaktion.
• «module» EthSwt (Ethernet Switch Driver): Kapselt Multi-Port-Switch-Funktionalitäten.
• EthTrcv (Ethernet Transceiver Driver): Treiberschicht für PHY-Bausteine (spezifisch hervorgehoben).
• «Periph... ETH Hardware (PHY): Physikalische Hardware (Ethernet-Transceiver / Switch-PHYs).

Relevante Schnittstellen (APIs & Callbacks)

• EcuM_EnableWakeupSources(EcuM_WakeupSourceType): Schärft die Hardware-Wakeup-Quellen.
• GetResource(uint8): Belegt eine OS-Ressource (Scheduler Lock).
• DisableAllInterrupts(): Globale Sperrung aller Interrupts vor dem Eintreten in den Standby.
• Mcu_SetMode(Mcu_ModeType): Versetzt den Core in den Zustand HALT.
• Wakeup interrupt(): Asynchrone Interrupt-Leitung der Ethernet-Hardware.
• EcuM_CheckWakeup(EcuM_WakeupSourceType): Benachrichtigt den EcuM aus dem ISR-Kontext.
• EcuM_CheckWakeupHook(EcuM_WakeupSourceType): Callout zur Wiederherstellung von Grundfunktionen (z. B. Clocks).
• activate PLL(): Hardware-Taktinitialisierung im Integration Code.
• EcuM_StartCheckWakeup(): Signalisierung zur Weiterführung der Validierung.
• EthIf_CheckWakeup(EcuM_WakeupSourceType): Std_ReturnType: Startet die Validierung über das Ethernet-Interface.
• EthSwt_SwitchCheckWakeup(uint8): Std_ReturnType: Prüft den spezifischen Switch (Switch-Index).
• EthTrcv_CheckWakeup(uint8): Std_ReturnType: Prüft den spezifischen Transceiver/Port (Trcv-Index).

3. Dynamisches Verhalten & Sequenzablauf

Phase A: Eintritt in den Schlafmodus (GOSLEEP → SLEEP → HALT)

1. Wakeup-Konfiguration: EcuM aktiviert die für den Schlafmodus zulässigen Wakeup-Quellen mittels EcuM_EnableWakeupSources(...).
2. Scheduler-Blockierung: EcuM ruft GetResource(...) auf, um den OS-Scheduler zu sperren. Dies stellt sicher, dass nach Rückkehr aus einer ISR der Kategorie 2 kein unmittelbares Task-Rescheduling erfolgt, sondern der Kontrollfluss deterministisch hinter der HALT-Instruktion fortfährt.
3. Interrupt-Verriegelung: EcuM wechselt in den internen Zustand SLEEP und ruft DisableAllInterrupts() auf.
4. Core-Halt: EcuM triggert Mcu_SetMode(...). Der Mikrocontroller wechselt in den energiearmen HALT-Zustand (CPU-Clock gestoppt).

Phase B: Hardware-Wakeup & ISR-Eintritt

1. Asynchroner Trigger: Die externe Ethernet-Hardware/PHY detektiert Netzwerkaktivität und feuert einen Wakeup interrupt() an den Host (Icu/Interrupt-Ebene).
2. ISR-Weiterleitung: Die ISR ruft synchron EcuM_CheckWakeup(WakeupSource) auf.

Phase C: Takt-Reaktivierung & Kaskadierte Prüfung

1. Clock-Aktivierung: EcuM ruft den Callout EcuM_CheckWakeupHook(...) auf. Der Integration Code führt activate PLL() aus, um den Systemtakt für Peripherie- und Buszugriffe zu stabilisieren.
2. Prüfstart: Über EcuM_StartCheckWakeup() und anschließendes EthIf_CheckWakeup(...) wird der Ethernet-Kommunikationsstack adressiert.
3. Kaskadierte Iteration:
   • Outer Loop: loop over all affected Ethernet switches → EthIf iteriert über alle betroffenen Switches und ruft EthSwt_SwitchCheckWakeup(SwitchIdx) auf.
   • Inner Loop: loop over all affected EthSwitchPorts → EthSwt iteriert über alle Ports des jeweiligen Switches und ruft EthTrcv_CheckWakeup(TrcvIdx) auf.
4. Asynchrone Entkopplung: EthTrcv_CheckWakeup(...) führt im ISR-Kontext keine blockierenden Buszugriffe (z. B. SPI/MDIO) durch, sondern puffert die Prüfanforderung intern ("Store to check the Ethernet hardware in the context of the EthTrcv main function").
5. Rückkehr & Fortsetzung: Die Aufrufe kehren synchron zurück; die ISR beendet sich via Return from interrupt(). Der Programmfluss der CPU setzt direkt nach der HALT-Instruktion im EcuM fort ("Execution continues after HALT instruction").

4. Normative Relevanz & Entwickler-Hinweise

• Konfiguration EthTrcvWakeUpSupport: Für Host-ECUs mit Ethernet-Switch ist zwingend der Modus ETHTRCV_WAKEUP_BY_POLLING_ON_DEMAND zu wählen. Da ein Switch mehrere Ports umfasst, wird der Host über einen gemeinsamen Hardware-Interrupt geweckt; die Einzelfeststellung, welcher Switch-Port den Wakeup ausgelöst hat, erfolgt anschließend bedarfsgesteuert via Polling.
• Kontext-Entkopplung (ISR-Restriktionen): EthTrcv_CheckWakeup darf im Interrupt-Kontext keine synchronen SPI-/MDIO-Registertransfers anstoßen. Die Hardware-Registerabfrage des PHY muss zwingend in den Task-Kontext der EthTrcv_MainFunction() verlagert werden.
• OS-Scheduler-Sperre (GetResource): Vor dem Aufruf von Mcu_SetMode muss eine OS-Ressource (i. d. R. RES_SCHEDULER) angefordert werden. Andernfalls führt eine Cat-2-Wakeup-ISR dazu, dass das OS nach ISR-Ende sofort eine höherpriore Task schedult und der EcuM-Code nach dem HALT-Aufruf verwaist zurückbleibt.
• PLL-Wiederanlauf: Innerhalb von EcuM_CheckWakeupHook muss sichergestellt sein, dass die PLL gelockt und die Takte für Kommunikationsschnittstellen (SPI, MDIO, Ethernet-MAC) vollständig eingeschwungen sind, bevor Folgetreiber auf Peripherieregister zugreifen.