Figure 7: Frame sequence a segmented unacknowledged data transfer with known message

1. Diagrammtyp & Architektur-Kontext

• Klassifikation: UML-Sequenzdiagramm / Protokoll-Ablaufdiagramm (Message Sequence Chart) mit vertikalen Zeitachsen (t).
• Funktionale Einordnung: Dargestellt ist der segmentierte, unquittierte Datentransfer mit bekannter Nachrichtenlänge (Segmented unacknowledged data transfer with known message length) gemäß ISO 10681-2 im AUTOSAR-Basissoftwaremodul FrIsoTp (FlexRay ISO Transport Layer, Spezifikation AUTOSAR_SWS_FlexRayISOTransportLayer, R4.0.3).
• Systemkontext: Das Modul FrIsoTp vermittelt als Transportschicht im AUTOSAR Classic Communication Stack zwischen dem PDU Router (PduR) oben und dem FlexRay Interface (FrIf) unten. Es übernimmt Segmentierung, Reassemblierung, Flusssteuerung und Pufferverwaltung für Diagnosenachrichten (DCM) oder große Applikations-PDUs über das FlexRay-Kommunikationsnetzwerk.

2. Komponenten, Entitäten & Schnittstellen

• Akteure (Lebenslinien):
  • Sender / Transmitter (linke Zeitachse): Sendende FrIsoTp-Instanz (Initiator der Übertragung via FrIsoTp_Transmit()).
  • Empfänger / Receiver (rechte Zeitachse): Empfangende FrIsoTp-Instanz (koordiniert Pufferreservierung über PduR_FrIsoTpStartOfReception()).
• Dargestellte Protokolldateneinheiten (N-PDUs / Frame-Typen nach ISO 10681-2):
  • StartFrame (STFU): Start Frame Unacknowledged. Enthält Gesamtnachrichtenlänge (Message Length, ML) und die erste Datennutzlast.
  • FlowControl_CTS (FC.CTS): Flow-Control-PDU mit Flow Status Clear To Send. Gibt Pufferverfügbarkeit, Blockgröße (Block Size, BS) und Frame-Separation-Time frei.
  • ConsecutiveFrame (CF1): Segmentierte Folge-Frames innerhalb eines Blocks; indiziert durch Sequenzzähler/Toggle-Kennung zur Überwachung der Übertragungsreihenfolge.
  • ConsecutiveFrame_EOB (CFEOB): Consecutive Frame End Of Block. Letztes Segment eines definierten Blocks, welches das Ende des autorisierten Sende-Budgets signalisiert und die nächste Flusssteuerungsantwort erzwingt.
  • LastFrame (LF): Letztes Segment der Gesamtnachricht (enthält die verbleibende Restnutzlast ohne EOB-Quittungsanforderung).
• Schnittstellen & Interaktion:
  • Obere Schicht (PduR): Aufrufe von PduR_FrIsoTpCopyTxData() (Sender) bzw. PduR_FrIsoTpCopyRxData() (Empfänger).
  • Untere Schicht (FrIf): Physischer Versand/Empfang via FrIf_Transmit(), FrIf_TxConfirmation() und FrIf_RxIndication().

3. Dynamisches Verhalten & Sequenzablauf

1. Transfer-Initialisierung:
   • Der Sender überträgt einen StartFrame (STFU) an den Empfänger (Auslöser: FrIsoTp_Transmit(), Pufferabruf via PduR_FrIsoTpCopyTxData()).
   • Der Empfänger validiert die im STFU übermittelte Nachrichtenlänge via PduR_FrIsoTpStartOfReception().
2. Erste Flusssteuerung (Handshake):
   • Bei ausreichendem Puffer signalisiert der Empfänger Empfangsbereitschaft mittels FlowControl_CTS (FC.CTS) (inkl. maximaler Blockgröße BS und minimalem Frame-Abstand).
3. Erster Block-Datentransfer:
   • Der Sender feuert asynchron innerhalb des autorisierten Zeitrasters aufeinanderfolgende ConsecutiveFrame (CF1).
   • Der Block wird mit ConsecutiveFrame_EOB (CFEOB) abgeschlossen. Der Sender stoppt die Übertragung und wartet auf eine erneute Freigabe.
4. Zweite Flusssteuerung:
   • Der Empfänger prüft den internen Pufferstatus und sendet einen weiteren FlowControl_CTS (FC.CTS).
5. Finaler Block & Abschluss:
   • Der Sender setzt den Transfer mit ConsecutiveFrame (CF1) fort.
   • Die Übertragung endet mit dem LastFrame (LF).
   • Bei erfolgreichem Empfang schließt der Empfänger mit PduR_FrIsoTpRxIndication(..., E_OK) ab; der Sender bestätigt die erfolgreiche Übertragung via PduR_FrIsoTpTxConfirmation(..., E_OK).

• Abbruchbedingungen & Timeouts:
  • Ablauf der Timer N_Ar, N_As, N_Cr (z. B. Ausbleiben von FC.CTS oder CF) führt zu Verbindungsabbruch (E_NOT_OK) und Det-Fehlermeldung (FRISOTP_E_TIMEOUT_*).
  • Senden eines FC.WT (Wait) verzögert den Zyklus; FC.OVFLW (Overflow) bricht den Transfer sofort ab.

4. Normative Relevanz & Entwickler-Hinweise

• Puffer- und Memory-Management:
  • Da es sich um einen unacknowledged transfer handelt, erfolgt keine Fehlerkorrektur via Retransmission auf Frame-Ebene (im Gegensatz zum acknowledged transfer mit ACK/NACK). Geht ein CF verloren, bricht die Gesamt-PDU ab.
  • Entwickler müssen sicherstellen, dass der PduR-Puffer groß genug konfiguriert ist, um Überläufe (FC.OVFLW) zu verhindern.
• Konfigurationsparameter (AUTOSAR FrIsoTp):
  • FrIsoTpBlockSize (BS): Legt fest, nach wie vielen CFs ein CFEOB gesetzt und ein FC.CTS erwartet werden muss.
  • FrIsoTpBandwidthControl: Steuerung des minimalen Sendeabstands zwischen CFs (Mapping auf FlexRay-Slots / statisches vs. dynamisches Segment).
  • FrIsoTpTimeoutCr, FrIsoTpTimeoutAs, FrIsoTpTimeoutBs: Exakte Dimensionierung der Protokoll-Timer zur Vermeidung von Deadlocks auf dem Bus.
• FlexRay-Besonderheiten:
  • Das Scheduling der N-PDUs muss mit dem FlexRay-Kommunikationszyklus (Cycles, Static/Dynamic Slots) harmonisiert werden; Jitter und Slot-Zuweisung beeinflussen direkt die Einhaltung der ISO-10681-2-Timingvorgaben.