Figure 7.41: Example for the Controller configuration supporting autonomous wake-up via the LeaveSuspend StateMachine State

1. Diagrammtyp & Architektur-Kontext

• Klassifikation: UML-Zustandsdiagramm (State Machine Diagram) zur Spezifikation und Konfiguration des State Management Controllers innerhalb der AUTOSAR Adaptive Platform (Release R25-11, Dokument AUTOSAR_AP_SWS_StateManagement, Figure 7.41 / Example 7.2).
• Technischer Zweck: Modellierung des Power-Management- und Reaktivierungsverhaltens eines Adaptive Machine-Knotens. Das Diagramm illustriert das deterministische Verhalten beim Verlassen des energiesparenden Suspend-to-RAM (S2R)-Zustands infolge eines autonomen Wake-ups (z. B. durch Hardware-Timer, Bus-Transceiver-Interrupt oder Wake-up-Line) über einen dedizierten Übergangszustand (LeaveSuspend).
• Architektur-Einordnung: State Management (SM) fungiert als zentrale Instanz für System- und Funktionszustände. Es steuert über deklarierte ActionLists das Execution Management (EM) für Function Groups (insb. MachineFG), prozessspezifische Ausführungsmodi (Agent1, Agent2) sowie hardwarenahe Plattform-Schnittstellen (OS-Power-Management für S2R).

2. Komponenten, Entitäten & Schnittstellen

• **Zustände des Controllers (StateMachine States):**
  • Initial State: Eintrittszustand nach Plattform-Reset/Boot.
  • Normal Mode: Vollständiger Produktivbetrieb aller primären Prozesse.
  • Suspend: Standardmäßiger S2R-Zustand; beide Beispiel-Agents verbleiben im RAM im S2R-Vorbereitungsmodus.
  • FullSuspend: Aggressiverer Low-Power-S2R-Zustand; Agent1 im S2R-Modus, Agent2 vollständig terminiert (stop).
  • LeaveSuspend (fokussierter Kernzustand): Spezifischer Reaktivierungs- und Bereinigungszustand zur kontrollierten Wiederherstellung des Normalbetriebs nach autonomem Wake-up.
  • LowPowerMode: Reduzierter Betriebsmodus bei aktiver Teilfunktionalität.
  • RecoveryMode: Fallback- und Fehlerbehandlungszustand bei Systemfehlern.
• Modell-Elemente & Stereotypen:
  • «ActionList»: Stereotyp für eine geordnete, sequentielle Abfolge von Steuerbefehlen (ActionItems), die beim Betreten des jeweiligen Zustands ausgeführt werden.
• Schnittstellen, Entitäten & ActionItems:
  • Function Group MachineFG: Standard-Maschinenzustand gemäß SWS (MachineFG::Startup, MachineFG::Running, MachineFG::Recovery).
  • Prozess- / Modus-Instanzen (Agent1, Agent2): Adaptive Anwendungen, die über Methoden wie .start, .stop, .start(S2R), .start(LowPowerMode) und .start(normalMode) kontrolliert werden.
  • Synchronisationsbarriere (SYNC): Erzwingt das synchrone Warten des SM-Controllers auf Bestätigung (Acknowledge) aller zuvor angestoßenen Prozess- und Zustandsänderungen durch das Execution Management, bevor das nächste ActionItem ausgeführt wird.
  • S2R-Plattform-Aktionen:
    • EnterSuspendToRam: Signalisiert allen registrierten Prozessen die Vorbereitung auf das Einfrieren des RAMs (Persistierung flüchtiger Zustände, Schließen von Netzwerkkanälen).
    • EnterSuspendToRamOS: Aufruf der OS-Schnittstelle zum Versetzen des SoC/Prozessors in den physikalischen Suspend-to-RAM.
    • LeaveSuspendToRam: Globaler Broadcast an alle noch laufenden, registrierten Prozesse, den S2R-Zustand zu verlassen und den regulären Betrieb wieder aufzunehmen.

3. Dynamisches Verhalten & Sequenzablauf

1. Initialisierung & Normalbetrieb:
   • Eintritt via Initial State: Schalten von MachineFG::Startup → SYNC → Start von Agent1, Stop von Agent2 → Transition nach Normal Mode.
   • Im Normal Mode: MachineFG::Running, Absichern über LeaveSuspendToRam, Start von Agent1 und Agent2.
2. Übergang in den Suspend-Zustand (Normal Mode → Suspend / FullSuspend):
   • Vorbereitung: Prozesse erhalten S2R-Modus-Anforderungen (Agent1.start(S2R), Agent2.start(S2R) bzw. Agent2.stop bei FullSuspend).
   • Broadcast: EnterSuspendToRam fordert alle registrierten Applikationen auf, den Freeze-Zustand herzustellen.
   • Synchronisation: Das ActionItem SYNC blockiert, bis alle Applikationen ihre Bereitschaft an EM/SM quittiert haben.
   • System-Halt: EnterSuspendToRamOS übergibt die Kontrolle an das OS/BSP; Hardware geht in den S2R-Zustand über.
3. Autonomer Wake-up Pfad (Suspend / FullSuspend → LeaveSuspend):
   • Das OS wacht infolge eines Hardware-Ereignisses autonom auf; der Kontrollfluss kehrt unmittelbar hinter EnterSuspendToRamOS zurück.
   • Der Controller nimmt die Transition in den Zustand LeaveSuspend (hervorgehobene Transitionskanten):
     1. Sicherstellen von MachineFG::Running.
     2. Agent1.start(normalMode): Agent1 wird explizit in den Normalmodus überführt.
     3. Agent2.start: Bei Wake-up aus FullSuspend wird Agent2 neu gestartet (bzw. bei Suspend reaktiviert).
     4. LeaveSuspendToRam: Benachrichtigt alle registrierten, im Hintergrund verbliebenen Prozesse (die nicht bereits durch vorangehende Aktionen explizit adressiert wurden), den S2R-Modus zu verlassen.
4. Alternative Transitionen:
   • Suspend → LowPowerMode: Gezielter Übergang in reduzierten Betriebsmodus (Agent1.start(LowPowerMode), Agent2.stop).
   • Normal Mode $\rightleftharpoons$ RecoveryMode: Umschalten auf MachineFG::Recovery bei kritischen Fehlern unter vollständigem Prozess-Stopp.

4. Normative Relevanz & Entwickler-Hinweise

• Normative Zuordnung:
  • Erfüllt RS_SM_00004 (Maschinenzustände), RS_SM_00005 (Function-Group-Zustände) und RS_SM_00402 (Support für Suspend-to-RAM).
  • Setzt SWS_SM_00682 um, wonach das Verlassen von S2R über definierte ActionLists die Konsistenz zwischen OS-Zustand, Execution Management und Applikationsprozessen garantieren muss.
• Konfigurations- und Integrationsregeln:
  • Zwingendes SYNC vor OS-Suspend: Das ActionItem SYNC zwischen EnterSuspendToRam und EnterSuspendToRamOS ist normativ kritisch. Fehlt diese Barriere, friert das OS ein, während Applikationen noch Schreibzyklen oder Bus-Abmeldungen durchführen, was zu Datenverlust oder Bus-Off führt.
  • Asymmetrie beim Wake-up: Während der Eintritt in S2R synchronisiert blockiert (SYNC), muss das Aufwachen über LeaveSuspend den gestaffelten Hochlauf sicherstellen. Prozesse, die in FullSuspend gestoppt wurden, müssen explizit (Agent2.start) reinitialisiert werden, bevor der reguläre Normal Mode eingenommen wird.
• Auswirkungen auf Applikationsentwickler:
  • Prozesse müssen Handler für die SM/EM-Zustandswechsel implementieren. Nach Empfang der S2R-Aufforderung müssen alle I/O- und Hardwarezugriffe umgehend suspendiert und der Status unverzüglich an das Execution Management rückgemeldet werden, um Timeouts an der SYNC-Barriere zu verhindern.