Figure 7.6: Redundant NVRAM block layout

1. Diagrammtyp & Architektur-Kontext

• Klassifikation: Schematisches Speicher-/Block-Layout (Physical/Logical NV Memory Data Structure).
• Technischer Zweck: Definition der strukturellen Zusammensetzung eines NV-Speicherblocks vom Typ NVM_BLOCK_REDUNDANT im AUTOSAR NVRAM Manager (NvM, Memory Stack).
• Funktionale Einordnung: Dient der Erhöhung der Datenverfügbarkeit und Fehlertoleranz für sicherheits- oder betriebskritische Non-Volatile-Daten. Das Layout abstrahiert die Speicherorganisation oberhalb des Memory Abstraction Interface (MemIf) bzw. der Flash/EEPROM-Treiber (Fee / Ea).

2. Komponenten, Entitäten & Schnittstellen

• Instanzen (NV Block):
  • Kardinalität: Exakt 2 NV-Blöcke (Kopie 1 und Kopie 2 / Primary und Secondary NV Block) im persistenten Speicher repräsentieren gemeinsam einen logischen NVRAM-Block (NvMBlockDescriptor mit NvMBlockManagementType == NVM_BLOCK_REDUNDANT, gem. SWS_NvM_00531).
  • Korrespondierend im RAM existiert genau ein gemeinsamer RAM-Block (User Data Buffer oder NvM-interner Mirror) sowie optional ein ROM-Default-Block.
• Interne Blocksegmente (je NV-Block):
  • NV block header (optional): Metadatenbereich für administrative NvM-Zwecke (z. B. Block-Identifikation, Schreibzykluszähler, Sequence Counter, Static Block ID Check).
  • NV block data: Eigentliche Nutzdaten (Payload), identisch mit dem konfigurierten Nutzdatenbereich des RAM-Blocks (NvMNvBlockLength).
  • NV block CRC (optional): Prüfsummenfeld (NvMBlockCrcType: 8-Bit, 16-Bit oder 32-Bit CRC) zur Gewährleistung der Datenintegrität jedes einzelnen NV-Blocks (SWS_NvM_00546).
• Schnittstellenbeziehung zum Lower Layer:
  • Der NvM mappt die beiden NV-Blöcke auf zwei separate logische Blocknummern an der MemIf-Schnittstelle (üblicherweise über Bit 0 der Device-spezifischen Block-ID adressiert: Block-Index 2 * BlockId und 2 * BlockId + 1).

3. Dynamisches Verhalten & Sequenzablauf

• Read-Pfad (NvM_ReadBlock / NvM_ReadAll):
  1. Leseversuch Kopie 1: Der NvM liest Kopie 1 aus dem NV-Speicher und verifiziert optional Header und CRC.
  2. Erfolg: CRC gültig → Daten werden in den RAM-Block übertragen; Jobstatus wird auf NVM_REQ_OK gesetzt.
  3. Fallback bei Fehler: Schlägt der Lesevorgang fehl (CRC-Fehler, Hardware-Fehler) → Umschaltung auf Kopie 2.
  4. Redundancy Recovery: Ist Kopie 2 intakt, werden die Daten in den RAM übernommen, NVM_E_LOSS_OF_REDUNDANCY an das DEM gemeldet und je nach Konfiguration/Strategie ein Wiederherstellungsschreiben auf Kopie 1 initiiert.
  5. Totalausfall: Sind beide Kopien inkonsistent/defekt → Laden des Default-ROM-Blocks (sofern konfiguriert) und Fehlermeldung NVM_E_INTEGRITY_FAILED an das DEM; Jobstatus: NVM_REQ_INTEGRITY_FAILED.
• Write-Pfad (NvM_WriteBlock / NvM_WriteAll):
  1. Sequenzielles Schreiben beider NV-Blöcke zur Vermeidung von Datenverlust bei Spannungsabfall (Brownout während des Schreibens).
  2. Neuberechnung der CRC für die RAM-Daten.
  3. Vollständiger Schreibvorgang für Kopie 1 → Validierung via Write-Verification (optional).
  4. Erst nach erfolgreichem Abschluss von Kopie 1 wird Kopie 2 geschrieben. Tritt während des ersten Schreibens ein Abbruch auf, bleibt Kopie 2 als konsistenter Altstand erhalten.

4. Normative Relevanz & Entwickler-Hinweise

• Konfiguration (NvMBlockDescriptor in ARXML):
  • Parameter NvMBlockManagementType zwingend auf NVM_BLOCK_REDUNDANT konfigurieren.
  • NvMBlockUseCrc = TRUE ist für redundante Blöcke normativ dringend geboten (SWS_NvM_00546), da der NvM ohne CRC einen fehlerhaften Leseversuch nur über Rückgabewerte des Treibers (z. B. uncorrectable ECC) detektieren kann.
• Speicherbedarf & Partitionierung:
  • Faktor 2: Verdopplung des physikalischen Speicherbedarfs im Flash/EEPROM pro Block zuzüglich zweifacher Header- und CRC-Overheads (NvMNvBlockNum = 2).
  • Fee/Ea-Sektoren und Block-Tabellen müssen für die doppelte Anzahl an Lower-Level-Blöcken dimensioniert sein.
• Timing & Latenzen:
  • Schreiboperationen benötigen im Worst-Case mehr als die doppelte Dauer verglichen mit NVM_BLOCK_NATIVE. Kritisch bei Shutdown-Sequenzen (NvM_WriteAll) bezüglich der FTTI (Fault Tolerant Time Interval) und Power-Down-Hold-Zeiten.