AUTOSAR下Com模块中Signal Group详解

前言

最近在研究AUTOSAR通信协议栈的时候发现对Com模块的Signal Group很是疑惑，产生了以下几个问题：

（1）什么是Signal Group，为什么要用Signal Group？

（2）什么是Shadow buffer，Shadow buffer机制为什么能保证数据的一致性？

（3）一个信号又属于一个信号组，那么可以为这个信号和所在的信号组都配置Notificaition吗？

（4）信号组包括的信号可以跨不同IPDU吗？

（5）RTE在获取一个Signal时，如果这个Signal属于一个Signal Group，那么Signal的值冲Signal的buffer获取还是Shadow buffer获取？

本文先梳理一遍Com Signal报文的手法过程过程，然后回答这些问题。

​​AUTOSAR 通信服务-Com模块概念详解​​

正文

1.Signal Group概念介绍

为了支持复杂数据类型的AUTOSAR概念，AUTOSAR COM提供了信号组的解决方案。AUTOSAR COM模块一致地发送和接收信号组，为复杂数据类型提供必要的一致性。信号组支持静态配置。对于每个信号组，可以配置一个符号名。

AUTOSAR COM模块通过shadowbuffer缓冲区机制实现信号组的一致性，即RTE访问shadowbuffer缓冲区中的组信号。如果shadow缓冲区需要与I-PDU同步，RTE可以使用Com_SendSignalGroup或Com_ReceiveSignalGroup显式触发。同步是以原子方式执行的。

一个信号组一致性的替代方法是启用信号组数组API Com_SendSignalGroupArray和com_receivesignalgrouparray

1.1 Initialization

通过调用Com_Init, AUTOSAR COM模块将初始化发送端信号组的shadow缓冲区，一个结构良好的SWC在调用Com_ReceiveSignalGroup之前尝试读取组信号。

1.2 Transmission

如果Com_SendSignal或com_invalidatsignal被调用的信号属于一个信号组，那么AUTOSAR COM将只更新这个信号组的shadow缓冲区。除非I-PDU内容发生了变化，否则不需要像TMS评估那样进行进一步的I-PDU处理。

如果为信号组调用Com_SendSignalGroup, AUTOSAR COM模块将自动复制shadow缓冲区内容到I-PDU buffer。

Example with two group signals signal_a and signal_b, which belong to group_x:

/* copy a to shadow buffer */

Com_SendSignal (signal_a, &a);

/* copy b to shadow buffer */

Com_SendSignal (signal_b, &b);

/* copy shadow buffer to I-PDU */

Com_SendSignalGroup (group_x)

1.3 Reception

当信号组数据被Com_ReceiveSignalGroup复制到shadow buffer后，可以通过调用com_receivessignal函数从shadow缓冲区接收组信号。

如果为一个信号组调用Com_ReceiveSignalGroup, AUTOSAR COM模块将自动将数据从I-PDU缓冲区复制到shadow缓冲区。

Example with two group signals signal_a and signal_b, which belong to group_x:

/* copy I-PDU to shadow buffer */

Com_ReceiveSignalGroup (group_x);

/* copy a from shadow buffer */

Com_ReceiveSignal (signal_a, &a);

/* copy b from shadow buffer */

Com_ReceiveSignal (signal_b, &b)

1.4 Notifications

下表显示，所有的通知功能仅可为信号组配置，而不是为单个组的信号配置。

2. Signal Group 的接收过程

1)如果是Defered IPDU，那么Com_RxIndication只完成IPDU数据拷贝到IPUD的buffer中去，下一个mainfunction中中再去解析IPDU中的Signal。

2)如果是Immediate IPDU，那么Com_RxIndication中完成IPDU数据拷贝到IPUD的buffer中去后还完成Signal和Signal Group数据的解析和拷贝到Buffer当中去，1和2中buffer是一个地方。

Rte_COMCbk_ISigGrp_Receive_Test_Signal_Group(void)
{
Array_uint8_8 data;  

(void)Com_ReceiveSignalGroup(((VAR(Com_SignalGroupIdType, AUTOMATIC))0));

(void)Com_ReceiveShadowSignal(((VAR(Com_SignalIdType, AUTOMATIC))0), &data[0]);
 
 (void)Com_ReceiveShadowSignal(((VAR(Com_SignalIdType, AUTOMATIC))1), &data[1]);
 
 (void)Com_ReceiveShadowSignal(((VAR(Com_SignalIdType, AUTOMATIC))2), &data[2]);
 
 (void)Com_ReceiveShadowSignal(((VAR(Com_SignalIdType, AUTOMATIC))3), &data[3]);
 
 (void)Com_ReceiveShadowSignal(((VAR(Com_SignalIdType, AUTOMATIC))4), &data[4]);
 
 (void)Com_ReceiveShadowSignal(((VAR(Com_SignalIdType, AUTOMATIC))5), &data[5]);
 
 (void)Com_ReceiveShadowSignal(((VAR(Com_SignalIdType, AUTOMATIC))6), &data[6]);
 
 (void)Com_ReceiveShadowSignal(((VAR(Com_SignalIdType, AUTOMATIC))7), &data[7]);
 
 (void)Rte_Rx_000001(&data);
 }

3）如果配置了一个Signal Group的Notification且所在的IPDU是Immediate IPDU，那么在Com_RxIndication中就会调用Notification，且这个Notification的名字为Rte_COMCbk_<sg>。

4）Notification中会调用Com_ReceiveSignalGroup完成Signal Group数据从shadow buffer拷贝到Signal Group buffer中去，然后调用Com_ReceiveShadowSignal将Signal Group数据拷贝到外部buffer中去。

3. Signal Group的发送过程

Rte_ImplWrite_Transmit_Test_Signal_Group(P2CONST(uint8, AUTOMATIC, RTE_APPL_DATA) data) /* 1 */n = RTE_E_OK;
  {
  VAR(Std_ReturnType, AUTOMATIC) rtn = RTE_E_OK;
  
  Rte_memcpy(Rte_Ms_000001, data, sizeof(Array_uint8_8));

Com_UpdateShadowSignal(((VAR(Com_SignalIdType, AUTOMATIC))0), &data[0]);

Com_UpdateShadowSignal(((VAR(Com_SignalIdType, AUTOMATIC))1), &data[1]);

Com_UpdateShadowSignal(((VAR(Com_SignalIdType, AUTOMATIC))2), &data[2]);

Com_UpdateShadowSignal(((VAR(Com_SignalIdType, AUTOMATIC))3), &data[3]);

Com_UpdateShadowSignal(((VAR(Com_SignalIdType, AUTOMATIC))4), &data[4]);

 Com_UpdateShadowSignal(((VAR(Com_SignalIdType, AUTOMATIC))5), &data[5]);

 Com_UpdateShadowSignal(((VAR(Com_SignalIdType, AUTOMATIC))6), &data[6]);

Com_UpdateShadowSignal(((VAR(Com_SignalIdType, AUTOMATIC))7), &data[7]);

 if ( ((VAR(StatusType, AUTOMATIC))E_OK) != Com_SendSignalGroup(((VAR(Com_SignalGroupIdType, AUTOMATIC))1)) )
 {
  rtn = ((VAR(Std_ReturnType, AUTOMATIC))RTE_E_COM_STOPPED);
  }
  
  /* Send complete */
  return rtn;
  }

信号组是可以直接和SWC进行Pport-Rport连接的，也就是说SWC可以通过RTE读取或者发送Signal Group数据。在通过RTE发送Signal Group数据的时候，首先通过通过Com_UpdateShadowSignal函数将要发送的数据拷贝到Signal Group的shadow buffer中去，然后调用Com_SendSignalGroup将shadow buffer中的数据以原子操作的方式拷贝到IPDU的Buffer中去，并且触发IPDU的数据发送（调用PduR_Transmit）。

4.问题回答

问题1：什么是Signal Group，为什么要用Signal Group？

答：为了支持复杂数据类型的AUTOSAR概念，AUTOSAR COM提供了信号组的解决方案。AUTOSAR COM模块一致地发送和接收信号组，为复杂数据类型提供必要的一致性。通俗的来讲，Signal Group就是一个IPDU里面的几个Signal的集合，这几个Signal的操作需要保持一致性（也就是如果外部发送方有对这几个数据中一个或多个数据有改动，那么接收方也需要同时更新，比如车道线的一阶参数、二阶参数、三阶参数、常数项是4个不同的Signal，这4个Signal就需要保持一致性，不然到最后仪表上画出来的车道线就会偶发的和实际不一样）。

问题2：什么是Shadow buffer，Shadow buffer机制为什么能保证数据的一致性？

答：本来COM模块为每个Rx Signal和Rx Signal都设有一个Signal Buffer的，Signal数据的收发都通过这个Signal来实现。如果Signal Group，COM模块为每个Signal Group又额外设置了一片Signal Group Buffer，这片Buffer就是所谓的Shadow buffer。在发送Signal Group的时候，将Signal Group拷贝到IPDU Buffer的时候是原子操作（也就是拷贝前关闭全局中断，拷贝后打开全局中断，保证拷贝过程不被中断干扰）保证了Signal Group数据的一致性。

问题3：一个信号又属于一个信号组，那么可以为这个信号和所在的信号组都配置Notificaition吗？

答：AUTOSAR规范规定，一个Signal配置为一个Signal Group的Group Signal后只能有Signal Group的Notification。

问题4：信号组包括的信号可以跨不同IPDU吗？

答：这个问题在AUTOSAR规范当中没有找到。通过阅读源码发现Signal Group中的Signal应该都是同一帧IPDU中的Signal（这个有待进一步确认）。

问题5：RTE在获取一个Signal时，如果这个Signal属于一个Signal Group，那么Signal的值从Signal的buffer获取还是Shadow buffer获取？

答:从Shadow buffer中获取。

参考文献：

[1]Specification of Communication AUTOSAR Release 4.2.2

[2]Specification of PDU Router AUTOSAR Release 4.2.2

[3]Specification of CAN Interface AUTOSAR CP Release 4.3.1

[4]Specification of LIN Interface AUTOSAR CP Release 4.3.1​

文章转载自公众号：汽车电子嵌入式