Figure 7.2: State Chart Diagram

1. Diagrammtyp & Architektur-Kontext

• Klassifikation: UML-Zustandsdiagramm (State Machine Diagram / Statechart nach UML 2.x) mit hierarchischen Verbundzuständen (Composite States) und Pseudozuständen (Initial State, Choice).
• Technischer Zweck: Spezifikation des dezentralen, direkt koordinierten Netzwerkmanagement-Zustandsautomaten (AUTOSAR Adaptive Platform Network Management ara::nm bzw. generisches AUTOSAR NM-Zustandsmodell gemäß SWS_ANM_00005, SWS_ANM_00006, abgeleitet aus RS_Nm_00044).
• Funktionale Einordnung: Deterministische Koordination des synchronisierten Schlafenlegens und Aufweckens aller Cluster-Knoten über periodische NM-PDUs (Heartbeat-Prinzip). Stellt sicher, dass das Übertragungsmedium (CAN/FlexRay/Ethernet) nur aktiv bestromt und belegt wird, solange mindestens ein Knoten aktiven Kommunikationsbedarf signalisiert (Network requested).

2. Komponenten, Entitäten & Schnittstellen

• Top-Level-Modi & Zustände:
  • PowerOff: Initialer Pseudozustand vor Systemstart/Initialisierung.
  • Bus Sleep Mode: Ruhezustand; Netzwerk- und NM-Kommunikation sind gestoppt, Transceiver befinden sich im stromsparenden Standby/Sleep-Modus.
  • Prepare Bus Sleep Mode: Übergangszustand zur Beruhigung des Busses; keine eigene NM-PDU-Transmission, Warten auf Transceiver-Bereitschaft und Synchronisation.
  • Network Mode (Composite State): Aktiver Kommunikationsmodus mit PDU-Freigabe, unterteilt in drei Sub-Zustände:
    • RepeatMessageState: Initialer Sub-Zustand beim Eintritt in den Network Mode; dient der Knotenerkennung (Node Detection) und Cluster-Synchronisation via repetitiver NM-PDUs.
    • Nomral Operation State [sic, Normal Operation State]: Zustand mit aktivem lokalem Kommunikationsbedarf; zyklisches Senden und Empfangen von NM-PDUs.
    • Ready Sleep State: Zustand ohne lokalen Kommunikationsbedarf; passives Horchen auf externe NM-PDUs ohne eigene PDU-Transmission.
• Pseudozustände & Verzweigungen:
  • Choice-Pseudozustand am Eingang von Network Mode: Führt bei Eintritt immer deterministisch in den RepeatMessageState.
  • Choice-Pseudozustand am Ausgang des RepeatMessageState: Verzweigung abhängig von der Bedingung Network requested vs. Network released.
• Timer & Kontrollvariablen (Entitäten):
  • NM-Timeout timer: Cluster-Timeout zur Erkennung ausbleibender Netzwerkaktivität.
  • Repeat Message timer: Monoflop-Timer zur Begrenzung der Verweildauer im RepeatMessageState.
  • Wait Bus Sleep timer: Haltezeit zur Absicherung, dass alle Knoten transmissionsfrei sind, bevor der Bus-Sleep eingenommen wird.
  • Repeat Message Request Bit (CBV / Control Bit Vector): In NM-PDU transportiertes Steuerbit zur erzwungenen Cluster-Re-Synchronisation.
• Schnittstellen-Ereignisse & Bedingungen (Triggers / Guards / Actions):
  • Lokale API-Anforderungen: Network requested (z. B. RequestNetwork()), Network released (z. B. ReleaseNetwork()).
  • Bus- und Treiber-Events: NM message received / NM Message Received, NM message sent, NM-Timeout timer expired, Wait Bus Sleep timer expired, Repeat Message timer expired.
  • Bedingung / Guard: project specific: if wake up is supported (projektspezifische Konfiguration für das Aufwecken über NM-Botschaften aus dem Bus Sleep Mode).

3. Dynamisches Verhalten & Sequenzablauf

1. Initialisierung:
   • Transition von PowerOff in Bus Sleep Mode.
2. Aufwecken / Netzanforderung:
   • Aus Bus Sleep Mode: Übergang in den Network Mode erfolgt entweder aktiv über Network requested oder passiv bei Busaktivität über NM Message Received (project specific: if wake up is supported).
   • Aus Prepare Bus Sleep Mode: Übergang in den Network Mode erfolgt aktiv über Network requested oder passiv über NM Message Received.
   • Eintrittsaktion: Start von NM-Timeout timer und Repeat Message timer (Start NM-Timeout timer: Start Repeat Message timer). Deterministischer Eintritt über den Choice-Pseudozustand in den RepeatMessageState.
3. Repeat Message State & Verzweigung:
   • Während RepeatMessageState aktiv ist: Eintreffen von NM-Timeout timer expired startet den NM-Timeout timer neu (Start NM-Timeout timer).
   • Nach Ablauf des Repeat Message timer (Repeat Message timer expired) verzweigt der Automat am Choice-Pseudozustand:
     • Bei aktiver Netzanforderung (Network requested) in den Nomral Operation State.
     • Bei freigegebenem Netzwerk (Network released) in den Ready Sleep State.
4. Normalbetrieb & Kommunikation im Network Mode:
   • In Nomral Operation State:
     • Lokales Senden (NM message sent; Start NM- Timeout timer;) oder Empfangen (NM message received; Start NM- Timeout timer;) setzt den NM-Timeout timer zurück und startet ihn neu.
     • Läuft der NM-Timeout timer ab, triggert die interne Transition NM-Timeout timer expired; State NM-Timeout timer [sic] den Neustart des Timers.
     • Bei Freigabe des Netzwerks (Network released) erfolgt der Wechsel in den Ready Sleep State.
   • In Ready Sleep State:
     • Eine lokale Netzanforderung (Network requested) führt zurück in den Nomral Operation State.
     • Empfang oder Senden von NM-Nachrichten setzt den übergeordneten NM-Timeout timer zurück.
5. Re-Synchronisation über Repeat Message Request:
   • Sowohl aus Nomral Operation State (Repeat Message Request Bit Indication; Start Repeat Message timer) als auch aus Ready Sleep State (Repeat Meassage Request Bit Indication; Start Repeat Message timer; [sic]) führt der Empfang des gesetzten Repeat Message Request Bits zurück in den RepeatMessageState unter Neustart des Repeat Message Timers.
6. Herunterfahren in den Bus-Ruhezustand:
   • Läuft im Ready Sleep State der NM-Timeout timer ab (NM-Timeout timer expired; Start Wait Bus-Sleep timer;), erfolgt der Wechsel in den Prepare Bus Sleep Mode und der Wait Bus Sleep timer wird gestartet.
   • Läuft der Wait Bus Sleep timer ab (Wait Bus Sleep timer expired), wechselt der NM-Zustandsautomat zurück in den Bus Sleep Mode.

4. Normative Relevanz & Entwickler-Hinweise

• Normative Verbindlichkeit:
  • Das Zustandsdiagramm spezifiziert das normative Verhaltensmodell des AUTOSAR Network Managements. Das passive Aufwecken über Busaktivität (NM Message Received) ist normativ als alternativer Eintrittspfad in den Network Mode verankert.
• Architektur- und Implementierungshinweise:
  • Der Trigger NM Message Received ermöglicht im Prepare Bus Sleep Mode die sofortige Rückkehr in die aktive Netzwerkkommunikation bei eintreffenden Botschaften anderer Cluster-Knoten, ohne dass ein lokaler Kommunikationsbedarf vorliegen muss.
  • Im Bus Sleep Mode ist das passive Aufwecken an die Randbedingung project specific: if wake up is supported gekoppelt. Dies trägt Transceiver- und Hardware-Architekturen Rechnung, die Wake-Up-on-Bus unterstützen müssen.
• Bekannte redaktionelle Fehler und Inkonsistenzen im Diagramm:
  • Weiterhin unverändert enthalten: Tippfehler Nomral Operation State, Repeat Meassage Request Bit Indication, State NM-Timeout timer an der Selbsttransition, Doppelpunkt-Syntax in Start NM-Timeout timer: Start Repeat Message timer sowie der grafisch nach rechts gerichtete Pfeil der Transition Wait Bus Sleep timer expired.