图解AUTOSAR_SWS_FlexRayARTransportLayer_autosar fo与sws啥区别-优快云博客

FlexRay AUTOSAR 传输层 (FrArTp) 分析

1. AUTOSAR FlexRay 传输层架构

1.1 FlexRay AUTOSAR 传输层在AUTOSAR架构中的位置

在这里插入图片描述

AUTOSAR分层架构中，FlexRay AUTOSAR 传输层(FrArTp)位于通信抽象层，其上方是PDU路由器，下方是FlexRay接口。FrArTp的主要功能是实现FlexRay网络上的数据分段和重组。FrArTp基于ISO 15765-2标准(最初为CAN总线设计)，但针对FlexRay通信需求进行了扩展。

自AUTOSAR 4.0以来，标准的FlexRay传输层已经与ISO 10681-2兼容，而本文分析的FrArTp是基于ISO 15765-2的AUTOSAR特定实现。

1.2 FlexRay AUTOSAR 传输层的主要功能

数据分段和重组
流控制
错误检测
支持1:1和1:n连接
确认机制和重试
支持基于ISO 15765-2的帧格式和通信序列
支持多达2^32-1字节的数据传输

2. FrArTp 内部组件架构

2.1 模块内部组件结构

在这里插入图片描述

FlexRay AUTOSAR 传输层模块由以下主要组件构成：

FrArTp核心：负责协调所有内部组件和外部接口的工作。
传输处理：
- 分段处理：将长数据分割成多个帧
- 流控制处理：处理流控制帧的发送和接收
- 重试机制：实现传输失败时的重试逻辑
接收处理：
- 重组处理：将接收到的多个帧重组为完整数据
- 缓冲区管理：管理接收数据的缓冲区
协议处理：
- 帧格式处理：处理ISO 15765-2兼容和扩展帧格式
- 地址处理：支持1字节和2字节寻址，物理和功能寻址
资源管理：
- 连接管理：管理1:1和1:n的连接
- PDU池管理：管理N-PDU资源
主函数：
- 定时器管理：处理各种超时
- 状态机控制：管理连接状态

2.2 模块接口

FrArTp与其他模块通过以下接口交互：

与PDU路由器的接口：
- FrArTp_Transmit()：触发数据传输
- FrArTp_CancelTransmit()：取消传输
- FrArTp_CancelReceive()：取消接收
- FrArTp_ChangeParameter()：更改参数
- PduR_FrArTpStartOfReception()：通知开始接收
- PduR_FrArTpCopyRxData()：复制接收数据
- PduR_FrArTpRxIndication()：指示接收完成
- PduR_FrArTpCopyTxData()：复制传输数据
- PduR_FrArTpTxConfirmation()：确认传输完成
与FlexRay接口的接口：
- FrIf_Transmit()：触发帧传输
- FrArTp_TriggerTransmit()：触发传输回调
- FrArTp_RxIndication()：指示帧接收
- FrArTp_TxConfirmation()：确认帧传输

3. FrArTp 帧格式

3.1 帧类型和结构

在这里插入图片描述

FrArTp支持多种类型的帧，所有帧都有共同的基本结构：

地址信息头部：包含目标地址和源地址（1字节或2字节）
协议控制信息(PCI)：包含帧类型、数据长度等控制信息
数据负载：实际传输的数据

主要帧类型包括：

ISO 15765-2单帧(SF-I)：
- PCI类型：0x0
- 用于小于等于7字节的无分段数据传输
- 符合ISO 15765-2标准
扩展单帧(SF-E)：
- PCI类型：0x4
- 用于最多253字节的无分段数据传输
- 是FrArTp的扩展，非ISO 15765-2兼容
ISO 15765-2首帧(FF-I)：
- PCI类型：0x1
- 表示分段传输的开始
- 包含完整数据长度信息和首部分数据
- 符合ISO 15765-2标准
扩展首帧(FF-E)：
- PCI类型：0x5
- 表示扩展分段传输的开始
- 支持更大的数据长度值
- 是FrArTp的扩展，非ISO 15765-2兼容
连续帧(CF)：
- PCI类型：0x2
- 包含序列号(0-15)和数据
- 用于传输分段数据
- 符合ISO 15765-2标准
扩展连续帧(CF2)：
- PCI类型：0x6
- 用于交替块机制
- 是FrArTp的扩展，非ISO 15765-2兼容
流控制帧(FC)：
- PCI类型：0x3
- 包含流状态(FS)、块大小(BS)和最小分离时间(STmin)
- 用于控制数据流
- 符合ISO 15765-2标准
确认帧(AF)：
- PCI类型：0x7
- 用于实现有确认的传输
- 是FrArTp的扩展，非ISO 15765-2兼容

3.2 寻址模式

FrArTp支持两种寻址模式：

单字节寻址：每个地址1字节，最多支持256个节点
双字节寻址：每个地址2字节，最多支持65536个节点

4. FrArTp 通信过程

4.1 分段传输和流控制序列

在这里插入图片描述

FrArTp分段传输和流控制过程如下：

启动分段传输：
- 应用/DCM通过PDU路由器请求传输大数据
- 发送方FrArTp确定消息需要分段并计算所需帧数
- 发送方发送首帧(FF)，包含完整数据长度和首部分数据
- 接收方从首帧获取完整数据长度信息
流控制过程：
- 接收方发送流控制帧(FC)，指示继续发送(CTS)
- 流控制帧包含块大小(BS)和最小分离时间(STmin)参数
- 发送方根据这些参数调整传输行为
数据块传输：
- 发送方按照指定的块大小发送连续帧(CF)
- 每个连续帧都有序列号(SN)，接收方通过序列号检查帧序列完整性
- 接收方将每个帧的数据复制到接收缓冲区
块结束和继续流控制：
- 当一个块传输完成后，接收方再次发送流控制帧
- 发送方继续发送下一个数据块，直到所有数据传输完成
传输完成确认：
- 如果配置了确认机制，接收方发送确认帧(AF)
- 接收方和发送方向上层通知传输完成

4.2 重试机制

当启用重试机制时，FrArTp在检测到传输错误时可以重新发送数据块：

如果接收方在接收块过程中检测到错误，会在流控制帧中指示错误
发送方收到错误指示后，会从指定的序列号开始重新发送数据
为防止无限重试，重试次数由配置参数FrArTpMaxRn限制
重试机制还使用交替块机制，通过不同类型的连续帧（CF和CF2）区分不同数据块

5. FrArTp 状态机

5.1 连接状态机

在这里插入图片描述

FrArTp模块使用状态机管理每个连接的状态，主要状态包括：

空闲(IDLE)：
- 连接未活动状态
- 可以接收传输请求或首帧
发送方状态：
- 传输中(TRANSMITTING)：正在发送首帧、单帧或连续帧
- 等待流控制(WAIT_FC)：发送首帧后等待接收流控制帧
- 等待流控制重传(WAIT_FC_OVFLW)：接收到溢出流控制帧后的状态
- 等待确认帧(WAIT_ACK)：发送完所有数据后等待确认
接收方状态：
- 接收中(RECEIVING)：正在接收连续帧
- 发送流控制(SEND_FC)：准备发送流控制帧
- 发送确认帧(SEND_ACK)：准备发送确认帧
- 等待缓冲区(WAIT_BUFFER)：接收缓冲区不足，等待资源
异常状态：
- 已取消(CANCELLED)：传输已被取消
- 错误(ERROR)：发生错误