FlexRay State Manager (FrSM)

FlexRay 状态管理器为每个 FlexRay 集群运行一个状态机，该状态机将 ComM 的通信请求通过 FlexRay Interface 转换为唤醒、启动和关闭操作。FrSM_RequestComMode 仅保存请求；只有在集群的周期性主函数中才会对其进行处理 [SWS_FrSM_00020]。FrSM 将达到的模式报告给 ComM 和 BswM。BswM 可以终止仅密钥时隙运行模式或将所有集群切换到接收运行模式。仅 FRSM_ONLINE 和 FRSM_LOW_NUMBER_OF_COLDSTARTERS 被视为 FullCom (SWS FrSM 第38页)。

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FlexRay 状态管理器将每个 FlexRay 集群的 ComM 通信请求转换为对 FlexRay Interface 的调用。它通过 ComM_BusSM_ModeIndication 返回总线模式，并通过 BswM_FrSM_CurrentState 报告其详细状态 [SWS_FrSM_00096]。它可选地使用 DEM、DET 和 FrNm 以及其他 FrIf 服务 [SWS_FrSM_00097]。FrSm_Init 将所有集群状态机置于 FRSM_READY (SWS FrSM 第35页)。

上下文图：ComM 和 BswM 进行控制，SchM 提供时钟节拍，FrIf 执行；错误传递至 DEM、DET、FrNm 以及可选的 CDD。来源：[SWS_FrSM_00096]、[SWS_FrSM_00097]

FrSM_RequestComMode 仅保存请求。只有集群的主函数才会处理该请求 (SWS FrSM 第36页, [SWS_FrSM_00118])。当收到 FullCom 请求时，条件 WUReason 决定 FrSM 是自行发送唤醒模式、将单侧唤醒转发到第二个通道还是直接启动。在启动过程中，它调用 FrIf_StartCommunication，对于冷启动 ECU 还会额外调用 FrIf_AllowColdstart。当处于 POC normal active 时，它切换至 FRSM_ONLINE (SWS FrSM 第20页, SWS FrSM 第52页)。如果从 FullCom 状态请求 NoCom，FrSM 在调用中便会暂停通信。在 t_TrcvStdbyDelay 之后，它将收发器置于待机状态，并在 FRSM_READY 之后返回 [SWS_FrSM_00209]。

状态图：每个集群的八个主状态以及并行的 ECU 被动模式。至 FRSM_ONLINE_PASSIVE 和 FRSM_LOW_NUMBER_OF_COLDSTARTERS 的转换属于推断。来源：SWS FrSM 第18页、SWS FrSM 第27页

对于 ComM，FullCom 仅在 FRSM_ONLINE 和 FRSM_LOW_NUMBER_OF_COLDSTARTERS 中有效 (SWS FrSM 第38页)。BswM 可以使用两种特殊运行模式。FrSm_AllSlots 终止仅密钥时隙运行模式 [SWS_FrSM_00172]。FrSm_SetEcuPassive 将所有集群切换为纯接收运行模式 [SWS_FrSM_00174]。FrSM_BswM_StateType 组合报告这两个维度 [SWS_FrSM_00199]。在 R20-11 中，部分函数仍称为 FrSm_…，且服务 ID 与后续版本不同 [SWS_FrSM_00020]。

在发生错误时，FrSM 会报告开发错误，例如 FRSM_E_UNINIT 或 FRSM_E_INV_HANDLE [SWS_FrSM_91001]。如果同步未能成功，它会调用 FrNm_StartupError。它可选地通过 <Cdd>_SyncLossErrorIndication 报告同步丢失 [SWS_FrSM_00190]。

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角色：位于 ComM、BswM 和 FlexRay Interface 之间的总线状态管理器

FlexRay 状态管理器 (FrSM) 将每个 FlexRay 集群的 ComM 通信请求转换为对 FlexRay Interface 的控制调用。ComM 通过 FrSM_RequestComMode 为 NetworkHandleType 请求 ComM_ModeType [SWS_FrSM_00020]。FrSM 通过 ComM_BusSM_ModeIndication 返回达到的总线模式，并通过 BswM_FrSM_CurrentState 向 BswM 报告其详细状态 [SWS_FrSM_00096]。它绝不直接控制控制器和收发器，而是使用 FrIf 函数，这些函数在规范中被绑定为功能元素，例如 FE_START (FrIf_StartCommunication) 或 FE_HALT (FrIf_HaltCommunication) (SWS FrSM 第22页)。

此外，FrSM 还使用可选服务：Dem_SetEventStatus、Det_ReportError、FrIf_AllSlots、FrIf_GetNumOfStartupFrames、FrIf_GetWakeupRxStatus、FrIf_SetWakeupChannel 和 FrNm_StartupError [SWS_FrSM_00097]。其类型导入自 ComM、ComStack_Types、DEM、Fr 和 FrIf 等 [SWS_FrSM_00095]。BswM 也会对 FrSM 进行主动控制。例如，对于诊断用例，它可以通过 FrSm_SetEcuPassive() 将其置于被动模式 (EXP ModeMgmt 第36页)。

上下文图：FrSM 位于请求方 ComM/BswM、时钟源 SchM 和执行方 FrIf 之间，并将错误报告给 DEM、DET、FrNm 以及可选的 CDD。来源：[SWS_FrSM_00096]、[SWS_FrSM_00097]、[SWS_FrSM_00118]、[SWS_FrSM_00190]

每个集群的状态机与并行的 ECU 被动模式

FrSM 为每个集群维护一个具有八个状态的独立状态机：FRSM_READY、FRSM_WAKEUP、FRSM_STARTUP、FRSM_HALT_REQ、FRSM_ONLINE、FRSM_ONLINE_PASSIVE、FRSM_KEYSLOT_ONLY 和 FRSM_LOW_NUMBER_OF_COLDSTARTERS。每个状态对应于控制器的一个 POC 状态：

• FRSM_ONLINE 对应于具有完整通信的 POC:normal active。
• FRSM_ONLINE_PASSIVE 对应于 POC:normal passive。由于时钟同步错误，在此状态下不发送也不接收任何数据。
• 在 FRSM_KEYSLOT_ONLY 中，仅允许在密钥时隙中发送。

该对应关系由 SWS FrSM 第18页 描述。状态转换以表格形式定义，FrSM 按照其中规定的顺序执行各项操作 (SWS FrSM 第24页)。

与此并行存在状态 FRSM_ECU_ACTIVE 和 FRSM_ECU_PASSIVE (SWS FrSM 第18页)。FrSm_SetEcuPassive 将 ECU 的所有集群统一切换到纯接收运行模式或切换回来 [SWS_FrSM_00174]。如果某个集群此时未处于 FRSM_READY，FrSM 会为其执行 FE_TRCV_NORMAL (SWS FrSM 第40页)。FrSM_BswM_StateType 映射了这两个维度：针对每个主状态，都存在一个带有后缀 _ECU_PASSIVE 的值，范围从 FRSM_BSWM_READY (0x00) 到 FRSM_LOW_NUMBER_OF_COLDSTARTERS_ECU_PASSIVE (0x0F) [SWS_FrSM_00199]。这两个被动概念切勿混淆。ONLINE_PASSIVE 是同步故障的结果，而 ECU_PASSIVE 则是预期的接收运行模式。

对外而言，只有 FrSM_GetCurrentComMode 提供的模式才有效。COMM_FULL_COMMUNICATION 仅在 FRSM_ONLINE 和 FRSM_LOW_NUMBER_OF_COLDSTARTERS 中有效，在所有其他状态下均为 COMM_NO_COMMUNICATION (SWS FrSM 第38页, [SWS_FrSM_00024])。FlexRay 上不支持 SilentCom (SWS FrSM 第18页)。

状态图：每个集群的主状态机，包含路径唤醒 → 启动 → 在线以及停止 → 就绪，此外还有对所有集群通用的 ECU 被动模式。推断：至 FRSM_ONLINE_PASSIVE 和 FRSM_LOW_NUMBER_OF_COLDSTARTERS 的转换是由状态表和条件派生而来的。来源：SWS FrSM 第27页、SWS FrSM 第18页、SWS FrSM 第20页、[SWS_FrSM_00209]

从 FrSm_Init 到完全通信：唤醒与启动

FrSm_Init 为同步且不可重入。该函数接收一个指向 FrSM_ConfigType 的指针，即实现特定的 Post-Build 配置 ([SWS_FrSM_00013], [SWS_FrSM_00198])。它将所有集群状态机置于 FRSM_READY（转换 T00）并保存配置地址。如果 FrSMDevErrorDetect 处于激活状态，它还会记录初始化成功 (SWS FrSM 第35页)。

FrSM_RequestComMode 以异步方式工作。该函数将期望的模式保存为 reqComMode。只有在相关集群状态机下一次运行 FrSM_MainFunction_<FrSMCluster.ShortName> 时才会对其进行处理 (SWS FrSM 第36页)。每个集群都有一个主函数，由 SchM_FrSm.h [SWS_FrSM_00118] 提供。其调用周期可能遵循参数 FrSMMainFunctionCycleTime (SWS FrSM 第62页)。 问题 (未决)

在 FRSM_READY 中接收到 FullCom 请求时，FrSM 会对条件 WUReason 进行评估。如果设置了 FrSMCheckWakeupReason，它会通过 FrIf_GetTransceiverWUReason 查询每个收发器。结果为 NO_WU_BY_BUS、PARTIAL_WU_BY_BUS 或 ALL_WU_BY_BUS；如果不进行检查，则为 NO_WU_BY_BUS (SWS FrSM 第20页)。如果 ECU 由总线唤醒，则无需自行唤醒即可启动 (SWS FrSM 第52页)。如果双通道节点上的唤醒仅到达一个通道，FE_SET_WU_CHANNEL_FORWARD 会将其转发到另一个通道 (SWS FrSM 第22页, SWS FrSM 第56页)。

活动图：由 WUReason 决定 FrSM 是自行唤醒、转发唤醒还是直接启动。推断：非唤醒 ECU 的分支是从 FrSMIsWakeupEcu 派生而来的。来源：SWS FrSM 第20页、SWS FrSM 第22页、SWS FrSM 第54页

在 FRSM_WAKEUP 中，FrSM 通过 FE_WAKEUP 发送唤醒模式，即每个控制器 FrIf_SendWUP。它会重复此过程，直到达到 FrSMNumWakeupPatterns 或检测到总线通信 (busTrafficDetected)。如果控制器由于错误进入 HALT，传输将中断 (SWS FrSM 第27页)。

活动图：重复发送唤醒模式，并评估 vPOC!WakeupStatus，在控制器发生 HALT 时中止。来源：SWS FrSM 第27页、SWS FrSM 第18页

启动始于 FrIf_StartCommunication。FrSM 仅在 FrSMIsColdstartEcu 时调用 FrIf_AllowColdstart (SWS FrSM 第22页)。随后它向 BswM 报告 FRSM_STARTUP。一旦 POC 状态达到 normal active，便会接着执行 FrIf_SetState(FRIF_GOTO_ONLINE)、报告 FRSM_ONLINE 以及向 ComM 指示模式 (SWS FrSM 第50页, SWS FrSM 第52页)。

时序图：单通道唤醒与启动直至 FRSM_ONLINE，分布在主函数的多次运行中。推断：单次运行内的顺序是根据规范图示重构并简化的。来源：SWS FrSM 第50页、SWS FrSM 第52页、[SWS_FrSM_00118]

仅密钥时隙运行模式、所有时隙的释放与少数冷启动节点

如果控制器配置了 pKeySlotOnlyEnabled，启动首先结束于 FRSM_KEYSLOT_ONLY。该状态对应于 vPOCSlotMode ≠ AllSlots 的 POC:normal active (SWS FrSM 第18页, SWS FrSM 第55页)。通过 FrSm_AllSlots [SWS_FrSM_00172] 退出该状态。该函数为集群的每个控制器调用 FrIf_AllSlots，并且仅在所有调用均返回 E_OK 时才返回 E_OK。它可以在预编译期通过 FrSMAllSlotsSupport 禁用 (SWS FrSM 第41页)。根据规范图示，由 BswM 释放完全运行模式。在此之后，FrSM 才会向 ComM 报告 FRSM_ONLINE 和 FullCom (SWS FrSM 第57页)。

时序图：两阶段启动：首先仅密钥时隙，然后通过 FrSm_AllSlots 释放所有时隙。规范图示将 BswM 消息标记为 FRSM_ONLINE_KEYSLOT_ONLY，此处为 R20-11 取值 FRSM_BSWM_KEYSLOT_ONLY。来源：SWS FrSM 第57页、SWS FrSM 第55页、[SWS_FrSM_00172]、[SWS_FrSM_00199]

FRSM_LOW_NUMBER_OF_COLDSTARTERS 表示完全通信，在此情况下集群仅通过同步帧进行同步 (SWS FrSM 第18页)。当 FrIf_GetNumOfStartupFrames() 报告的启动帧少于可选参数 FrSMMinNumberOfColdstarter 指定的数量时，条件 lowNumberOfColdstarters 得到满足 (SWS FrSM 第20页)。

返回 NoCom 与集群定时器

当状态机处于 FRSM_ONLINE、FRSM_KEYSLOT_ONLY、FRSM_LOW_NUMBER_OF_COLDSTARTERS 或 FRSM_ONLINE_PASSIVE 时，均可请求 NoCom。在这种情况下，无需等待主函数，仅由 FrSM_RequestComMode 便会处理该状态转换 (SWS FrSM 第36页)。这包括 FrIf_SetState(FRIF_GOTO_OFFLINE)、FrIf_HaltCommunication 以及向 BswM 发送消息 HALT_REQ。在后续的运行中，FrSM 向 ComM 报告 NoCom，重新初始化控制器，将收发器置于 STANDBY 并报告 READY (SWS FrSM 第58页)。

时序图：从 FullCom 到 NoCom。停止在请求调用中同步发生，重新初始化和待机随后在主函数中延时进行。推断：顺序是从规范图示中重构的。来源：SWS FrSM 第58页、SWS FrSM 第36页、[SWS_FrSM_00209]

FrSM 为每个集群使用多个定时器 (SWS FrSM 第21页)：

• t1 延迟 FrIf_AllowColdstart。在 FrSMDurationT1 = 0 时，调用紧随 FrIf_StartCommunication 之后。
• t2 决定在经过多长时间后重试启动。
• t3 监视向 FullCom 的转换。
• t4 确保双通道节点清除其冷启动禁止位。
• t_TrcvStdbyDelay 延迟重新初始化和待机。如果未配置 FrSMTrcvStdbyDelay 或其值为 0，则状态机立即从 FRSM_HALT_REQ 转换到 FRSM_READY [SWS_FrSM_00209]。

每个 FrSMCluster 的配置与 R20-11 接口状态

容器 FrSMCluster (1..*) 描述了一个集群，该集群在单个 ECU 上可包含多个控制器。它包含：

• 定时器 FrSMDurationT1 至 FrSMDurationT4，
• 角色 FrSMIsColdstartEcu 和 FrSMIsWakeupEcu，
• FrSMNumWakeupPatterns 和 FrSMStartupRepetitions，
• 引用 FrSMComMNetworkHandleRef 和 FrSMFrIfClusterRef。

这些内容由 SWS FrSM 第62页 描述。此外，通常可配置的内容还包括用于 FrSM_GetVersionInfo 和 FrSMSyncLossErrorIndicationName 的 FrSMVersionInfoApi (SystemTemplate 第1528页, [SWS_FrSM_00029])。

许多细节内容来自后续版本。对于 R20-11，以需求为准，它们在若干方面存在差异：

• 这些函数名为 FrSm_Init、FrSm_AllSlots 和 FrSm_SetEcuPassive，可通过 FrSm.h 使用。
• FrSM_RequestComMode 的服务 ID 为 0x02，且对于不同集群可重入。后续出处提及了 0x40 和其他参数名称。
• FrSM_GetCurrentComMode 在 R20-11 中的服务 ID 为 0x03。

证据：[SWS_FrSM_00013]、[SWS_FrSM_00020]、[SWS_FrSM_00024]、SWS FrSM 第36页。

发生错误时的行为

针对开发错误定义了以下代码 [SWS_FrSM_91001]：

• FRSM_E_PARAM_POINTER：无效指针。该服务立即返回。
• FRSM_E_INV_HANDLE：无效网络句柄。
• FRSM_E_UNINIT：模块未初始化。
• FRSM_E_INV_MODE：无效通信模式。
• FRSM_INIT_FAILED：初始化失败。

某些情况有明确规定。在句柄无效时，FrSm_AllSlots 报告 FRSM_E_INV_HANDLE 并返回 E_NOT_OK (SWS FrSM 第41页)。FrSm_SetEcuPassive 在初始化之前报告开发错误 (SWS FrSM 第40页)。在未预先初始化的情况下，FrSM_GetCurrentComMode 在 R20-11 中返回 E_NOT_OK [SWS_FrSM_00024]。

在总线级别上，FrSM 做出如下响应：

• 在时钟同步发生错误时，集群回落至 FRSM_ONLINE_PASSIVE（SWS FrSM 第18页）。
• 若同步未能成功，FrSM 会调用 FrNm_StartupError（[SWS_FrSM_00097]）。
• 启动将在 t2 后重试（SWS FrSM 第21页）。FrSMStartupRepetitions 可能会限制重试次数。 问题 (未决)

FrSM 将启动状态作为 DEM 事件 FRSM_E_CLUSTER_STARTUP 上报，成功时附带 PASSED（SWS FrSM 第52页）。事件 ID 位于 FrSMClusterDemEventParameterRefs（SWS FrSM 第62页）。可选地，<Cdd>_SyncLossErrorIndication 会通过 true 通知同步丢失。该函数通过 false 指示已重新同步或 FullCom 请求已被撤回 [SWS_FrSM_00190]。若未配置函数名称，则省略此通知（SystemTemplate 第1528页）。

进一步详细证据

• API 核心：初始化、模式请求与查询（[SWS_FrSM_00013]、[SWS_FrSM_00020]、[SWS_FrSM_00024]）以及各集群的周期性主函数 [SWS_FrSM_00118]。
• 特殊运行：释放所有时隙 [SWS_FrSM_00172] 以及 ECU 被动模式 [SWS_FrSM_00174]。
• 向 BswM 发送的状态报告 [SWS_FrSM_00199] 与配置类型 [SWS_FrSM_00198]。
• 接口：所需的 [SWS_FrSM_00096]、可选的 [SWS_FrSM_00097] 以及可配置的 [SWS_FrSM_00190]。
• 状态机：状态、变量、条件、功能元素与转移表（SWS FrSM 第18页、SWS FrSM 第20页、SWS FrSM 第22页、SWS FrSM 第27页）。
• 定时器与错误码：[SWS_FrSM_00209]、[SWS_FrSM_91001]、SWS FrSM 第21页。
• 作为序列的执行流程：唤醒、被动启动、带与不带转发的双通道唤醒、Key-Slot-Only 以及关闭（SWS FrSM 第50页 至 SWS FrSM 第58页）。