AUTOSAR图解==＞AUTOSAR_SRS_TimeService_getelapsedvalue-优快云博客

AUTOSAR TimeService模块详解

AUTOSAR经典平台时间服务分析与图解

1. 概述

Time Service模块是AUTOSAR经典平台的一个重要组件，提供时间相关的基础服务。根据AUTOSAR规范，该模块属于服务层，为基于时间的功能提供支持。本文档基于AUTOSAR SRS对TimeService模块进行详细分析和图解。

Time Service模块主要提供以下功能：

基于时间的状态机
时间测量
超时监控
忙等待

该模块通过一系列预定义的定时器（Time Service Predef Timers）实现其功能，这些定时器基于GPT驱动提供的硬件定时器。

2. TimeService架构分析

2.1 模块位置与组件关系

TimeService模块在AUTOSAR架构中的位置及其与其他模块的交互关系如下图所示：

在这里插入图片描述

图2.1 AUTOSAR TimeService模块架构图

从上图可以看出，TimeService模块在AUTOSAR架构中具有以下特点：

层次位置：
- TimeService位于AUTOSAR的服务层（Services Layer）
- 它位于应用层和ECU抽象层之间
- 通过标准化接口向上提供服务，向下访问硬件资源
关键接口：
- 向上提供Timer API，供应用模块使用
- 向下访问GPT Predef Timer API，使用GPT驱动提供的预定义定时器
依赖关系：
- 直接依赖GPT驱动模块提供的底层定时器功能
- 间接依赖微控制器抽象层提供的硬件访问功能
- 不依赖中断或通知功能，采用轮询模式工作

2.2 模块功能职责

根据AUTOSAR规范，TimeService模块承担以下主要职责：

时间基础功能：
- 提供基于预定义定时器的时间服务
- 确保时间功能在不同平台上的兼容性
时间状态机支持：
- 提供基于时间的状态转换功能
- 支持状态超时和状态保持时间计算
时间测量功能：
- 提供高精度的时间间隔测量
- 支持不同精度的时间单位（微秒、毫秒等）
超时监控功能：
- 提供超时检测和处理机制
- 支持不同超时策略
忙等待功能：
- 提供基于轮询的等待机制
- 不使用中断或回调机制

3. TimeService组件结构

3.1 预定义定时器类型

TimeService模块的内部组件结构如下图所示：

在这里插入图片描述

图3.1 AUTOSAR TimeService模块组件结构图

从上图可以看出，TimeService模块内部包含以下预定义定时器类型：

精度分类：
- 1微秒定时器：提供微秒级精度
- 100微秒定时器：提供百微秒级精度
- 1毫秒定时器：提供毫秒级精度
- 其他可配置定时器类型
预定义定时器特性：
- 每种定时器都有预定义的时间单位
- 每种定时器都有预定义的位数范围
- 基于GPT Predef Timer实现
- 可以通过配置启用或禁用
定时器限制：
- 硬件依赖性：需要硬件支持相应的定时器功能
- 配置依赖性：需要在配置时启用
- 采用轮询模式，不支持通知功能

3.2 时间函数功能

TimeService模块提供的主要时间函数包括：

获取经过时间（GetElapsed）：
- 计算从参考时间点到当前时间的时间差
- 返回经过的时间值
- 用于时间测量功能
获取剩余时间（GetRemaining）：
- 计算从当前时间到目标时间的时间差
- 返回剩余的时间值
- 用于超时计算
检查超时（IsExpired）：
- 判断是否已经超过设定的目标时间
- 返回超时状态（布尔值）
- 用于状态机和超时监控
忙等待（BusyWait）：
- 在指定的时间内执行循环等待
- 基于轮询实现，不释放CPU
- 用于精确的短时间延迟

3.3 与GPT驱动关系

TimeService与GPT驱动之间的关系：

依赖关系：
- TimeService直接依赖GPT驱动提供的预定义定时器
- 不使用GPT驱动的所有功能，只使用预定义定时器部分
GPT预定义定时器特性：
- 自由运行的硬件计数器
- 具有预定义的物理时间单位和范围
- 采用轮询模式工作，不使用通知功能
- 可以有多个硬件计数器实例

4. TimeService定时器实例

4.1 实例数据结构

TimeService定时器实例的类结构如下图所示：

在这里插入图片描述

图4.1 AUTOSAR TimeService定时器实例类图

从上图可以看出，TimeService定时器实例的数据结构包括：

核心数据成员：
- 参考时间（reference time）：记录定时器启动时的时间点
- 目标时间（target time）：设定的目标超时时间点
- 状态（status）：定时器当前的运行状态
主要方法：
- StartTimer()：启动定时器，设置参考时间
- IsTimerElapsed()：检查定时器是否已超时
- GetElapsedValue()：获取已经过的时间值
- GetRemainingValue()：获取剩余的时间值
实例特性：
- 可以被用户完全独立使用
- 数量只受可用内存限制
- 基于特定的预定义时间类型创建

4.2 定时器类型与状态

TimeService支持多种定时器类型和状态：

定时器类型（TimerType）：
- StdTimer_1us：标准1微秒定时器
- StdTimer_100us：标准100微秒定时器
- StdTimer_1ms：标准1毫秒定时器
- WakeupTimer_16bits：16位唤醒定时器
- WakeupTimer_24bits：24位唤醒定时器
- WakeupTimer_32bits：32位唤醒定时器
定时器状态（TimerStatus）：
- TIMER_STOPPED：定时器停止状态
- TIMER_RUNNING：定时器运行中状态
- TIMER_EXPIRED：定时器已超时状态
配置设置：
- 可用的预定义定时器类型
- 定时器频率配置
- 硬件定时器映射关系

4.3 与GPT预定义定时器的关系

TimeService定时器实例与GPT预定义定时器的关系：

依赖关系：
- TimeService定时器实例基于GPT预定义定时器创建
- 使用GPT提供的时间值作为基础
GPT预定义定时器属性：
- 时间单位（tick duration）：定时器的最小时间粒度
- 计数器位数（bits）：决定了定时器的计数范围
- 计数器当前值（current value）：当前的计数器读数
- GetTimeValue()方法：获取当前计数值
转换机制：
- TimeService将GPT计数器值转换为特定时间单位
- 处理计数器溢出和回绕情况
- 保证跨平台的时间功能兼容性

5. TimeService操作流程

5.1 定时器初始化过程

TimeService的操作时序如下图所示：

在这里插入图片描述

图5.1 AUTOSAR TimeService操作时序图

从上图可以看出，定时器初始化过程包括以下步骤：

启动流程：
- 应用模块调用TimeService API的StartTimer函数
- 传入定时器类型和目标时间参数
获取当前时间：
- TimeService调用Gpt_GetTimeValue获取当前时间值
- 作为定时器的参考时间点
存储参数：
- 将参考时间存储在定时器实例中
- 设置定时器状态为TIMER_RUNNING
- 计算并存储目标时间点
完成初始化：
- 返回操作结果给应用模块
- 定时器实例准备就绪，可以被使用

5.2 定时器状态检查

检查定时器状态的流程包括：

调用流程：
- 应用模块调用IsTimerElapsed函数
- 传入需要检查的定时器实例
获取当前时间：
- TimeService调用Gpt_GetTimeValue获取当前时间
计算经过时间：
- 计算从参考时间点到当前时间的时间差
- 考虑计数器可能的溢出情况
判断超时状态：
- 将经过的时间与目标时间比较
- 如果已超过目标时间，返回TRUE
- 否则返回FALSE
更新定时器状态：
- 如果超时，将定时器状态更新为TIMER_EXPIRED
- 返回超时状态给应用模块

5.3 时间测量与等待功能

TimeService提供的时间测量和等待功能：

获取经过时间：
- 应用模块调用GetElapsedValue函数
- TimeService获取当前时间并计算时间差
- 返回经过的时间值给应用模块
忙等待实现：
- 应用模块调用BusyWait函数，指定等待时间
- TimeService记录起始时间并计算目标时间
- 循环检查当前时间，直到达到目标时间
- 等待完成后返回给应用模块
操作特点：
- 所有服务都基于轮询模式
- 不支持中断或通知功能
- 定时器实例可以完全独立使用