Figure 6.90: Modeling of IEEE1722TpRvfConnection

1. Diagrammtyp & Architektur-Kontext

• Diagrammtyp: UML-Klassendiagramm (Metamodell-Ausschnitt des AUTOSAR System Templates, AUTOSAR_CP_TPS_SystemTemplate).
• Technischer Zweck: Deklarative Modellierung von IEEE 1722 (AVTP – Audio Video Transport Protocol) Transportverbindungen für unkomprimiertes Video (Raw Video Format, RVF) über Automotive Ethernet.
• Architektur-Einordnung: Basiert auf dem Kommunikationsmetamodell zur Definition der Kommunikationsmatrix (System Description / ARXML). Es beschreibt die Stream-Topologie, AVTP-Header-Felder, Frame-Timing-Vorgaben und Video-Payload-Eigenschaften (Farbraum, Pixelformat, Auflösung) für Video-Streaming-Knoten (z. B. Kamerasensoren, Display-Controller, ADAS/AD-Domänenrechner) und verknüpft diese mit dem AUTOSAR PDU-Routing.

2. Komponenten, Entitäten & Schnittstellen

• ARElement: Abstrakte AUTOSAR-Basisklasse für eigenständige Top-Level-Elemente des ARXML-Paketbaums.
• IEEE1722TpConnection (spezialisiert ARElement):
  • Basis-Transportverbindung für IEEE 1722 Streams.
  • Attribute:
    • destinationMacAddress: MacAddressString [0..1] – Ziel-MAC (Unicast oder AVTP-Multicast).
    • macAddressStreamId: MacAddressString [0..1] – OUI/MAC-Anteil (48 Bit) der 64-Bit AVTP-Stream-ID.
    • uniqueStreamId: PositiveInteger [0..1] – Subjekt-ID (16 Bit) zur Komplettierung der global eindeutigen AVTP-Stream-ID.
    • version: PositiveInteger [0..1] – AVTP-Protokollversion (Default: 0 für IEEE 1722-2016).
    • vlanPriority: PositiveInteger [0..1] – IEEE 802.1Q Priority Code Point (PCP, 0..7) für QoS / AVB Traffic Shaping.
  • Assoziation: +pdu [0..1] zu PduTriggering (referenziert die resultierende Ethernet-/AVTP-Transport-PDU auf dem Netzwerk-Cluster).
• IEEE1722TpAvConnection (spezialisiert IEEE1722TpConnection):
  • Spezialisierung für audio/visuelle Echtzeit-Streams.
  • Attribute:
    • maxTransitTime: TimeValue [0..1] – Maximal zulässige Netzwerklatenz; dient der Berechnung der AVTP Presentation Time relativ zum IEEE 802.1AS (gPTP) Zeitstempel.
  • Assoziation: +sdu [0..*] zu PduTriggering (referenziert die Quell-SDUs bzw. Payload-PDUs, die im AVTP-Stream transportiert werden).
• IEEE1722TpRvfConnection (spezialisiert IEEE1722TpAvConnection):
  • Konkrete Ausprägung für Raw Video Format (IEEE 1722 RVF Payload Subtype).
  • Attribute:
    • rvfActivePixels: PositiveInteger [0..1] – Horizontale Auflösung (aktive Pixel pro Zeile).
    • rvfTotalLines: PositiveInteger [0..1] – Vertikale Gesamtauflösung inklusive Austastlücken (V-Blanking).
    • rvfInterlaced: Boolean [0..1] – Zeilensprungverfahren (true) vs. Vollbild/Progressiv (false).
    • rvfEventDefault: PositiveInteger [0..1] – Standard-Event-Code im RVF-Header (z. B. Frame-Start/Ende).
    • rvfColorSpace: IEEE1722TpRvfColorSpaceEnum [0..1]
    • rvfFrameRate: IEEE1722TpRvfFrameRateEnum [0..1]
    • rvfPixelDepth: IEEE1722TpRvfPixelDepthEnum [0..1]
    • rvfPixelFormat: IEEE1722TpRvfPixelFormatEnum [0..1]
• PduTriggering (spezialisiert Identifiable):
  • Repräsentiert das Sende-/Empfangs-Ereignis einer PDU auf einem konkreten Kommunikationskanal.
• Enumerationen:
  • «enumeration» IEEE1722TpRvfPixelDepthEnum: Farbtiefen (8, 10, 12, 16, user).
  • «enumeration» IEEE1722TpRvfPixelFormatEnum: Subsampling- und Sensorformate (4_1_1, 4_2_0, 4_2_2, 4_2_2_4, 4_4_4, 4_4_4_4, Bayer-Muster: bayer_bggr, bayer_gbrg, bayer_grbg, bayer_rggb, monochrome, user).
  • «enumeration» IEEE1722TpRvfFrameRateEnum: Bildwiederholraten in Hz (1 bis 300, user).
  • «enumeration» IEEE1722TpRvfColorSpaceEnum: Farbräume (bt_rec_601, bt_rec_709, grayscale, itu_bt_2020, xyz, ycm, ycbcr, ycgco, srgb, user).

3. Dynamisches Verhalten & Sequenzablauf

Da es sich um ein statisches Metamodell für den Systementwurf handelt, ist kein Laufzeit-Sequenzdiagramm abgebildet. Das durch die Instanziierung gesteuerte Systemverhalten ist:

1. Stream-Konstruktion: Ein Sende-Knoten fragmentiert Zeilen des Raw-Videobildes anhand von rvfActivePixels, rvfPixelDepth und rvfPixelFormat in MTU-gerechte AVTP-Data-Units.
2. Header-Generierung: Pro PDU wird der IEEE 1722 Header mit der kombinierten Stream-ID (macAddressStreamId + uniqueStreamId), version und dem berechneten Presentation Timestamp (abgeleitet aus gPTP-Zeitbasis + maxTransitTime) assembliert.
3. PDU-Multiplexing / Mapping: Die 0..* eingehenden SDUs (+sdu) werden in der BSW auf die aggregierte Transport-PDU (+pdu) gemappt und via EthIf/VLAN mit vlanPriority in die Ethernet-Warteschlange (Credit-Based Shaper / CBS) übergeben.

4. Normative Relevanz & Entwickler-Hinweise

• BSW-Konfiguration (AVTP- / Eth-Stack):
  • Die Parameter fließen direkt in die Konfiguration von BSW-Modulen ein (z. B. AVTP-Transport-Treiber, Hardware-Videoprozessoren, ISP/CSI-2-Bridges).
  • macAddressStreamId und uniqueStreamId müssen im Stack zu einer 64-Bit-StreamID konkateniert werden (StreamID = MAC[47:0] << 16 | UniqueID[15:0]).
• VLAN & QoS-Mapping:
  • vlanPriority definiert verbindlich das Mapping auf die Ethernet-Klasse (Audio/Video Bridging Class A oder B gemäß IEEE 802.1Qav).
• Payload-Formatierung & DMA/ISP-Setup:
  • Die Kombination aus rvfPixelFormat, rvfPixelDepth und rvfColorSpace bestimmt die Hardware-DMA-Deskriptoren für Capture-/Display-Interfaces.
  • Fehleinstellungen führen zu Zeilenverschiebungen oder Farbverfälschungen im BSW-Videopuffer.
• Erweiterbarkeit (user-Literale):
  • Alle Enumerationen verfügen über das Literal user. Wird user gewählt, müssen die konkreten Parameter (proprietäre Farbtiefen, herstellerspezifische Sensor-Bayer-Muster oder Sonderauflösungen) über Vendor-spezifische Erweiterungen konfiguriert werden; dies hebelt die standardisierte Toolchain-Validierung aus.