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AUTOSAR 核心测试模块详解

AUTOSAR Core Test驱动模块(CorTst)的架构、功能和应用

目录

• AUTOSAR 核心测试模块详解
  • 目录
  • 1. 概述
    • 1.1 核心测试模块的作用
    • 1.2 核心测试驱动的应用场景
  • 2. 架构与集成
    • 2.1 总体架构
    • 2.2 与其他模块的交互
  • 3. 测试流程与状态
    • 3.1 状态转换图
    • 3.2 测试执行流程
  • 4. 数据结构与API
    • 4.1 数据结构
    • 4.2 API接口
  • 5. 错误处理机制
    • 5.1 开发错误
    • 5.2 生产错误
  • 6. 总结

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1. 概述

1.1 核心测试模块的作用

AUTOSAR Core Test Driver（核心测试驱动）是AUTOSAR标准中用于测试微控制器核心功能的基础软件模块。该模块位于微控制器抽象层(MCAL)中，提供直接访问微控制器核心的能力，无需通过中间软件层。核心测试模块的主要职责包括：

• 配置、启动、轮询和终止核心测试
• 通知应用程序测试结果
• 以预定义方式返回测试结果
• 验证专用核心功能，如通用寄存器或算术逻辑单元(ALU)

这些功能对于确保汽车电子控制单元(ECU)的可靠性和安全性至关重要，尤其是在汽车功能安全标准(如ISO 26262)的要求下。

1.2 核心测试驱动的应用场景

CoreTest模块可以在以下两种场景中使用：

1. 上电/启动测试：在ECU启动阶段验证核心功能
2. 运行时测试：在应用程序运行期间执行后台测试

模块提供两种测试执行模式：

• 前台测试：同步执行，调用方被阻塞直到测试完成
• 后台测试：由BSW调度器周期性触发，可被高优先级任务中断

CoreTest模块特别适用于功能安全关键系统，提供了机制以识别潜在的硬件故障。

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2. 架构与集成

2.1 总体架构

以下架构图展示了CoreTest在AUTOSAR层次结构中的位置以及与其他模块的关系：

图2.1 AUTOSAR CoreTest模块架构图

CoreTest模块位于微控制器抽象层(MCAL)，直接与微控制器核心硬件交互。其主要组成部分包括：

1. 测试服务（Test Services）：提供API接口，包括测试配置、启动、结果获取等功能
2. 测试资源（Test Resources）：管理被测试的硬件资源
3. 结果管理（Result Management）：处理和存储测试结果

核心测试驱动与以下模块交互：

• 安全应用和诊断应用：调用API获取测试结果
• BSW调度器：周期性触发CorTst_MainFunction
• DEM（诊断事件管理器）：报告生产错误
• DET（默认错误跟踪器）：处理开发错误

2.2 与其他模块的交互

下面的序列图详细说明了CoreTest模块与其他组件的交互流程：

图2.2 AUTOSAR CoreTest模块交互序列图

序列图展示了以下关键交互流程：

1. 初始化阶段：

   • 安全应用调用CorTst_Init()初始化模块
   • CoreTest验证参数并初始化硬件资源

2. 前台测试执行：

   • 安全应用调用CorTst_Start()执行特定测试
   • CoreTest执行测试并通过DEM报告结果
   • 应用通过CorTst_GetTestResult()获取结果

3. 后台测试执行：

   • BSW调度器周期性调用CorTst_MainFunction()
   • CoreTest执行原子测试序列
   • 高优先级任务可能中断测试执行
   • 测试完成后更新状态并报告结果

4. 测试取消：

   • 安全应用可以通过CorTst_Abort()取消运行中的测试

5. 反初始化：

   • 应用可通过CorTst_DeInit()反初始化模块

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3. 测试流程与状态

3.1 状态转换图

CoreTest模块的状态转换关系如下图所示：

图3.1 AUTOSAR CoreTest模块状态转换图

状态转换图展示了模块的四个主要状态：

1. 未初始化（CORTST_UNINIT）：

   • 系统启动后的初始状态
   • 模块未初始化，不可用于测试
   • 通过CorTst_Init()转换到已初始化状态

2. 已初始化（CORTST_INIT）：

   • 模块已初始化，可以开始测试
   • 可调用CorTst_Start()执行前台测试
   • 可调用CorTst_MainFunction()开始后台测试
   • 通过CorTst_DeInit()返回未初始化状态

3. 后台运行（CORTST_RUNNING_BGND）：

   • CoreTest正在后台执行测试
   • 测试完成后自动返回已初始化状态
   • 可被CorTst_Abort()中断转入取消状态

4. 测试取消（CORTST_ABORT）：

   • 执行取消状态，当前测试被中断
   • 自动转换回已初始化状态

值得注意的是，前台测试执行不改变模块的状态，它在已初始化状态下执行并返回结果。

3.2 测试执行流程

以下活动图详细展示了CoreTest的测试执行流程：

图3.2 AUTOSAR CoreTest测试执行流程图

测试执行流程包含以下关键概念：

1. 测试间隔：完整的测试周期，特别是在后台模式下
2. 部分测试：测试间隔内可中断的测试单元
3. 原子序列：不可中断的测试最小单元

前台测试和后台测试的主要区别：

• 前台测试：同步执行，阻塞调用方，单次调用直接返回结果
• 后台测试：周期性执行，可被中断，由BSW调度器调用

在后台测试中，CorTstTestIntervalId会在每个测试间隔完成后自增，用于标识不同的测试周期。

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4. 数据结构与API

4.1 数据结构

CoreTest模块定义了多个数据类型，如下图所示：

图4.1 AUTOSAR CoreTest模块类图

主要数据类型包括：

1. CorTst_ConfigType：

   • 配置数据结构，具体内容由实现者定义
   • 通常包含硬件资源配置和测试配置信息

2. CorTst_StateType：

   • 表示模块当前状态的枚举类型
   • 包括：CORTST_ABORT(0x00)、CORTST_INIT(0x01)、CORTST_UNINIT(0x02)、CORTST_RUNNING_BGND(0x03)

3. CorTst_ResultType：

   • 表示测试结果的枚举类型
   • 包括：CORTST_E_NOT_OK(0x00)、CORTST_E_OKAY(0x01)、CORTST_E_NOT_TESTED(0x02)

4. CorTst_CsumSignatureType与CorTst_CsumSignatureBgndType：

   • 用于返回测试签名或校验和
   • 基于目标平台可能是16位或32位

5. CorTst_ErrOkType：

   • 包含测试结果和测试间隔ID
   • 用于完整描述测试状态

6. CorTst_TestIdFgndType：

   • 用于标识前台测试的类型
   • 在调用CorTst_Start()时使用

4.2 API接口

CoreTest模块提供以下API接口：

1. 初始化相关：

   • CorTst_Init(const CorTst_ConfigType* ConfigPtr)：初始化模块
   • CorTst_DeInit(void)：反初始化模块
   • CorTst_GetVersionInfo(Std_VersionInfoType* versioninfo)：获取版本信息

2. 测试控制：

   • CorTst_Start(CorTst_TestIdFgndType TestId)：启动前台测试
   • CorTst_Abort(void)：取消当前测试
   • CorTst_MainFunction(void)：执行后台测试，由BSW调度器周期性调用

3. 结果查询：

   • CorTst_GetTestResult(CorTst_ErrOkType* TestResult)：获取前台测试结果
   • CorTst_GetTestResultBgnd(CorTst_ErrOkType* TestResult)：获取后台测试结果
   • CorTst_GetTestSignature(CorTst_CsumSignatureType* TestSign)：获取前台测试签名
   • CorTst_GetTestSignatureBgnd(CorTst_CsumSignatureBgndType* TestSign)：获取后台测试签名
   • CorTst_GetCurrentStatus(CorTst_StateType* Status)：获取当前状态

所有API函数都遵循AUTOSAR命名规范，使用CorTst_前缀。

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5. 错误处理机制

5.1 开发错误

CoreTest模块定义了以下开发错误，这些错误主要在开发和调试阶段检测到：

错误代码	十六进制值	描述
CORTST_E_PARAM_INV	0x11	API调用使用了无效参数范围
CORTST_E_UNINIT	0x01	在模块初始化前调用API
CORTST_E_ALREADY_INITIALIZED	0x20	在未先调用CorTst_DeInit()的情况下重复调用CorTst_Init()
CORTST_E_PARAM_POINTER	0x23	为CorTst_GetVersionInfo()或CorTst_GetCurrentStatus()提供了NULL指针
CORTST_E_STATUS_FAILURE	0x24	在意外状态下调用特定API

这些错误由DET（默认错误跟踪器）模块报告，并可通过开发工具监控和调试。

5.2 生产错误

CoreTest模块定义了扩展生产错误CORTST_E_CORE_FAILURE，它在以下情况下报告：

• 在测试期间检测到核心故障
• 通过DEM（诊断事件管理器）报告
• 支持PREFAILED状态（测试失败）和PREPASSED状态（测试通过）

由于核心测试的特殊性，某些无法通过软件可靠报告的错误（例如ALU、MAC等内部错误）可能不会被捕获。这些限制取决于硬件平台和实现。

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6. 总结

AUTOSAR Core Test驱动模块在汽车电子系统安全性和可靠性验证中扮演着重要角色。它提供了以下主要优势：

• 灵活的测试模式：支持前台和后台测试模式，适应不同的测试需求
• 全面的核心测试：提供CPU寄存器、ALU、地址生成、内存接口、MPU/MMU和缓存控制器测试
• 安全集成：与AUTOSAR诊断框架无缝集成，支持功能安全需求
• 微控制器抽象：作为MCAL层的一部分，提供了硬件平台无关的抽象接口

以下是核心测试模块在不同应用场景中的重要性：

1. 功能安全系统：

   • 支持ISO 26262安全标准要求
   • 提供硬件故障检测机制
   • 为安全相关应用提供可靠性保证

2. ECU生命周期管理：

   • 在启动阶段验证核心功能
   • 在运行时提供后台监控能力
   • 支持测试结果和签名验证

3. 诊断与监控：

   • 与诊断系统集成
   • 提供标准化的错误报告
   • 支持故障管理和恢复策略

CoreTest模块的设计考虑了微控制器资源共享和IP保护等因素，通常由硅制造商实现并作为库提供给应用开发者。对于安全关键型汽车应用，CoreTest提供了重要的硬件验证保障。