Figure 8: Frame sequence of a segmented acknowledged data transfer with known message

1. Diagrammtyp & Architektur-Kontext

• Klassifikation: Sequenzdiagramm / Protokoll-Ablaufdiagramm (Message Sequence Chart nach ISO 10681-2).
• Architektur-Kontext: AUTOSAR Classic Platform, Kommunikationsstapel (Communication Services), Modul FrIsoTp (FlexRay ISO Transport Layer, spezifiziert nach ISO 10681-2).
• Funktionale Einordnung: Visualisierung der Vollduplex- bzw. Halbduplex-Punkt-zu-Punkt-Kommunikation für einen segmentierten, quittierten Datentransfer (Segmented Acknowledged Data Transfer) mit bekannter Gesamtlänge (known message length). Ermöglicht den verlässlichen Transport von I-PDUs/SDUs über FlexRay, deren Nutzlast die maximale MTU eines einzelnen FlexRay-Frames überschreitet, unter Nutzung von Blockbildung (Block Size), Flusssteuerung (Flow Control) und expliziter End-to-End-Transportquittierung.

2. Komponenten, Entitäten & Schnittstellen

• Akteure (Lebenslinien):
  • Sender / Transmitter: Sendende FrIsoTp-Instanz (Client/Server-Knoten, linke Achse).
  • Receiver / Recipient: Empfangende FrIsoTp-Instanz (rechte Achse).
• Vertikale Nachbarmodule:
  • Obere Schicht: PDU-Router (PduR) via AUTOSAR TP-APIs (FrIsoTp_Transmit, PduR_FrIsoTpCopyTxData, PduR_FrIsoTpStartOfReception, PduR_FrIsoTpCopyRxData, PduR_FrIsoTpRxIndication, PduR_FrIsoTpTxConfirmation).
  • Untere Schicht: FlexRay-Interface (FrIf) via Frame-Triggerung und Indication (FrIf_Transmit, FrIsoTp_RxIndication, FrIsoTp_TxConfirmation).
• Dargestellte Protokolldateneinheiten (N-PDUs nach ISO 10681-2):
  • StartFrame_ACK (STFA): Initiale PDU mit PCI-Typ STFA. Überträgt die bekannte Gesamtnachrichtenlänge (Message Length), Payload-Daten des ersten Segments und fordert explizit Bestätigung/Flusssteuerung an.
  • FlowControl_CTS (FC.CTS): Flusssteuerungs-PDU (Clear to Send). Signalisiert Sendebereitschaft des Empfängers und definiert Übertragungsparameter wie Block Size (BS) und Bandwidth Control / Separation Time (BC).
  • ConsecutiveFrame (CF): Fortsetzungs-Segment-PDU innerhalb eines Blocks; führt eine zyklische Sequenznummer (Sequence Number, SN) zur Verlusterkennung.
  • ConsecutiveFrame_EOB (CFEOB): End of Block-PDU. Markiert das letzte Segment eines Blocks und erzwingt das Warten auf ein neues FC.CTS vor weiterer Transmission.
  • LastFrame (LF): Finale PDU der Nachrichtensequenz; schließt die Payload-Übertragung ab.
  • FlowControl_ACK (FC.ACK): Finale Flusssteuerungs-PDU des Empfängers zur Quittierung der vollständig und fehlerfrei zusammengesetzten Gesamtnachricht.

3. Dynamisches Verhalten & Sequenzablauf

1. Initialisierung:
   • Sender initiiert die Übertragung nach FrIsoTp_Transmit() durch Senden von STFA.
   • Start des Tx-Timers N_Bs (Timeout für Empfang der Flusssteuerung) auf Senderseite.
   • Empfänger empfängt STFA, ruft PduR_FrIsoTpStartOfReception() auf und allokiert den Puffer.
2. Block 1 Transfer:
   • Empfänger antwortet synchron/asynchron mit FC.CTS (definiert BS=3 Segmente: 2× CF + 1× CFEOB). Stoppt N_Bs beim Sender; startet Rx-Timer N_Cr beim Empfänger.
   • Sender überträgt aufeinanderfolgend CF (SN=1) und CF (SN=2) unter Einhaltung der verhandelten Separationszeit.
   • Sender schließt den Block mit CFEOB (SN=3) ab und geht in den Wartezustand über (Neustart N_Bs).
3. Block 2 Transfer:
   • Empfänger validiert Block 1, führt Puffer-Handling über PduR_FrIsoTpCopyRxData() aus und signalisiert mit erneutem FC.CTS die Freigabe des Folgeblocks.
   • Sender überträgt das verbleibende Datenpaket via CF (SN=4).
   • Sender schließt die gesamte SDU-Übertragung mit LF ab.
4. Quittierung & Abschluss:
   • Empfänger prüft Vollständigkeit der Nutzdaten, meldet PduR_FrIsoTpRxIndication(NTFRSLT_OK) und sendet FC.ACK an den Sender.
   • Sender empfängt FC.ACK, stoppt Überwachungs-Timer und quittiert den erfolgreichen Gesamtvorgang an die Applikation via PduR_FrIsoTpTxConfirmation(NTFRSLT_OK).
5. Abbruchbedingungen & Timeouts:
   • Ablauf von N_Bs (fehlendes FC.CTS oder FC.ACK) → Abbruch mit NTFRSLT_E_TIMEOUT_BS.
   • Ablauf von N_Cr (fehlendes CF, CFEOB oder LF) → Abbruch mit NTFRSLT_E_TIMEOUT_CR.
   • Sequenzierungsfehler (ungültige SN im CF) → Abbruch oder Fehlerbehandlung gemäß ISO 10681-2.
   • Pufferengpass beim Empfänger: Emission von FC.WT (Wait) zur Verzögerung oder FC.OVFLW (Overflow) mit Abbruch (NTFRSLT_E_NO_BUFFER).

4. Normative Relevanz & Entwickler-Hinweise

• BSW-Konfiguration (FrIsoTp):
  • FrIsoTpAckType: Konfiguration zwingend auf Acknowledged setzen.
  • FrIsoTpTxConfirmationTimeout / FrIsoTpRxTimeout: Abstimmung der Netzwerk-Timer (N_As, N_Ar, N_Bs, N_Br, N_Cs, N_Cr) auf die FlexRay-Buszykluszeit (Communication Cycle, statisches vs. dynamisches Segment).
  • FrIsoTpBlockSize: Abstimmung der Puffergrößen auf Sender- und Empfängerseite; zu kleine Blockgrößen führen zu hohem Bus-Overhead durch häufige CFEOB/FC.CTS-Handshakes.
• API- und Puffervertrag:
  • Zero-Copy / Chunking: Der Sender muss über PduR_FrIsoTpCopyTxData() die Daten segmentweise bereitstellen. Da es sich um quittierten Transfer handelt, müssen Daten im oberen Puffer ggf. vorgehalten werden, falls Retransmissions/Wiederholungen auf Transportebene aktiviert sind.
  • PduR-Rx-Pufferbereitstellung: Gibt PduR_FrIsoTpCopyRxData() den Rückgabewert BUFREQ_E_BUSY zurück, muss der Stack ein FC.WT generieren, um Timeouts zu verhindern, bis BUFREQ_OK signalisiert wird.
• FlexRay-Scheduler-Restriktionen:
  • Der Versand von Flow-Control-PDUs (FC.CTS, FC.ACK) benötigt reservierte dynamische/statische Slots in Gegenrichtung. Fehlende Slot-Kapazitäten für Rückkanäle blockieren die Tx-Zustandsmaschine und triggern N_Bs-Timeouts.