AUTOSAR通信协议栈如何实现事件帧发送？

前言

最近在研究AUTOSAR通信协议栈的时候发现对Com模块的报文发送时机很是疑惑，产生了以下几个问题：

（1）Com模块如何实现事件帧发送？

（2）Com模块如何实现报文周期的快慢切换发送？

本文先梳理一遍Com模块的一些关键概念及重要机制，然后回答这些问题。

正文

1.几个关键概念

1.1 ComTransferProperty

ComTransferProperty：信号（Signal）最重要的一个配置属性，定义一个信号的写访问是否可以触发相应的I-PDU的传输。如果I-PDU被触发，这也取决于相应的I-PDU的传输模式。有以下可选属性：

PENDING：对该信号的写访问永远不会触发相应的I-PDU的传输。

TRIGGERED：根据传输模式，对该信号的写访问可以触发相应的I-PDU的传输。

TRIGGERED_ON_CHANGE：根据传输模式的不同，对该信号的写访问可以触发相应的I-PDU的传输，但只有在写入值与本地存储的（最后发送或初始值）不同的情况下。

TRIGGERED_ON_CHANGE_WITHOUT_REPETITION：根据传输模式的不同，对该信号的写访问可以触发相应的I-PDU的传输一次而不重复，但只有在写入值与本地存储的（最后发送或初始值）不同的情况下。

TRIGGERED_WITHOUT_REPETITION：根据传输模式，对该信号的写访问可以触发相应的I-PDU的传输一次，而无需重复。

1.2 ComFilter

ComFilter是信号Signal的一个配置容器，发送端和接收端信号都可以配置ComFilter。

对于接收信号（Signal）配置了ComFilter的话，如果过滤条件判断为True，就将信号更新到RTE，如果过滤条件判断为False，则就会丢弃这个信号值。

对于发送信号（Signal）配置了ComFilter的话，COM模块应使用发送端的过滤机制进行传输模式条件（TMC），但不得过滤发送端的信号。也就是通过一个发送IPDU上所有配置了ComFilter的Signal来进行ComTxMode的选择，如果有一个配置了ComFilter的Signal的过滤机制判断为True就选择ComTxModeTrue的发送TMS配置参数，如果所有配置了ComFilter的Signal的过滤机制判断为False的话，则选择ComTxModeFalse的发送TMS配置参数（后面详解TMS机制）。

AUTOSAR COM提供了以下Signal滤波机制：

· ALWAYS

· NEVER

· MASKED_NEW_EQUALS_X

· MASKED_NEW_DIFFERS_X

· MASKED_NEW_DIFFERS_MASKED_OLD

· NEW_IS_WITHIN

· NEW_IS_OUTSIDE

· ONE_EVERY_N

AUTOSAR文档没有详解每一个滤波机制，从字面意思猜测：

ALWAYS：过滤条件永远判断为TRUE

NEVER：过滤条件永远判断为FALSE

MASKED_NEW_EQUALS_X：Signal值为X时过滤条件判断为TRUE

MASKED_NEW_DIFFERS_X：Signal值不为X时过滤条件判断为TRUE

MASKED_NEW_DIFFERS_MASKED_OLD：Signal值和COM模块保存的上一次（老的）值不同时过滤条件判断为TRUE

NEW_IS_WITHIN ：Signal值在范围内时过滤条件判断为TRUE

NEW_IS_OUTSIDE：Signal值在范围外时过滤条件判断为TRUE

ONE_EVERY_N：周期性的过滤条件判断为TRUE。

. set OCCURRENCE to zero when OCCURRENCE == PERIOD

. set FILTER to true, when OCCURRENCE == OFFSET

. increment OCCURRENCE after filter processing

1.3 ComTxMode

ComTxModeMode定了IPDU的传输模式。

NONE：不会发送

DIRECT：事件触发发送

MIXED：周期触发或者事件触发发送

PERIODIC：周期发送

ComTxModeNumberOfRepetitions：定义传输模式DIRECT和传输模式MIXED的事件驱动部分的重复次数。

ComTxModeRepetitionPeriod：当ComTxModeNumberOfRepetitions配置大于等于1且ComTxModeMode配置为DIRECT或MIXED时，定义多次传输的重复周期(以秒为单位)。在混合传输模式下，只有事件驱动部分受到影响

ComTxModeTimeOffset：定义ComTxModeMode配置为PERIODIC或MIXED时，从Com_IpduGroupStart开始I-PDU到第一个传输请求之间的时间间隔(以秒为单位)。在混合传输模式下，只有周期部分受到影响。如果ComTxModeTimeOffset被省略或配置为0，第一次周期性传输将在下一次调用Com_MainFunctionTx时传输。

ComTxModeTimePeriod：在ComTxModeMode配置为periodic或MIXED的情况下，定义周期传输请求的重复周期(以秒为单位)。在混合传输模式下，只有周期部分受到影响。

2.传输模式选择（TMC & TMCS）

TMC: Transmission Mode Condition。传输模式条件

TMS: Transmission Mode Selector。传输模式选择器

每一个IPDU的配置容易ComIPdu下可以配置两个不同发送模式的配置容器ComTxModeFalse和ComTxModeTrue，ComTxModeFalse和ComTxModeTrue下可以配置不同的IPDU发送时间参数。所谓的传输模式的选择，也就是根据模式选择结果选择使用ComTxModeFalse和ComTxModeTrue下的哪一个时间参数。

一个发送（SEND）IPDU中包含有多个Signal，Signal如果配置了ComFilter，那么配置了ComFilter的Signal就会参与到IPDU的发送模式的选择当中，作为仲裁的输入条件。

发送模式的选择规则：假如有1...N个Signal配置了ComFilter，在仲裁的时候这N个Signal里面只要有一个Signal的滤波结果为TRUE，则Signal所在的IPDU的发送模式选择为TRUE，就会选用ComTxModeTrue里面的时间参数，如果N个Signal的的滤波结果为False，则Signal所在的IPDU的发送模式选择为False，就会选用ComTxModeFalase里面的时间参数。默认选择ComTxModeTrue里面的时间参数，如果一个发送IPDU里面所有的Signal都没有配置ComFilter则使用默认的发送时间参数。

问题：什么情况下会发生发送模块的仲裁选择？

答：在上层（RTE）调用Com_SendSignal的时候。

3. 不同传输模式的用例和必要的配置

3.1 Use case 1

用例1显示了一个周期时间为tc的循环发送的I-PDU。这个I-PDU由所有具有ComTransferProperty PENDING的信号组成。它被配置为当TMS计算为true时发生传输。

由于配置了ComFilter的参数ComFilterAlgorithm ALWAYS，当TMS计算为false时，不需要配置传输模式。

对于I-PDU内的所有信号，ComFilter的ComFilterAlgorithm参数是否设置为ALWAYS或是否未定义ComFilter(对TMS的评估没有贡献)，对行为没有任何影响。

3.2 Use case 2

用例2显示了一个I-PDU，每当上层(Com_SendSignal或Com_SendSignalGroup)给出一个值时，这个I-PDU就会被发送三次。两次传输之间的时间是td。这个I-PDU由信号组成，这些信号都具有ComTransfer属性触发。它被配置为当TMS计算为true时发生传输。

如果RTE在正在进行的重复周期完成之前有一个新的发送请求，则开始新的重复周期，并丢弃上一个重复周期的其余部分。

3.3 Use case 3

用例3显示了一个I-PDU，如果值v = a (TMS计算为真)，则循环时间tc1发送，如果值v = b (TMS计算为假)，则循环时间tc2发送。I-PDU由信号组成，这些信号都具有ComTransferProperty PENDING。

由新值v = b引起的TMS切换，在下一个主函数中开始一个新的循环，并将新值发送出去。然而，必须考虑最小延迟时间dt，因为ComEnableMDTForCyclicTransmission被设置为true.

3.4User case 4

用例4显示了一个I-PDU，如果值v = a (TMS计算为true)，如果值v = b (TMS计算为false)，则该I-PDU以循环时间tc循环发送，当RTE给出该值时，该I-PDU将发送三次。两次传输之间的时间为td。I-PDU由所有具有ComTransferProperty triggers的信号组成。

从ComTxModeMode DIRECT切换到PERIODIC之后，在下一个主函数中开始循环，并根据ComMin imumDelayTime dt发送新值a。

3.5Use case 5

用例5显示了一个I-PDU，它以周期时间tc循环发送，如果RTE给出的值(相同或新的值)也会直接发送三次。这三次传输之间的时间总是td。I-PDU由所有具有ComTransferProperty triggers的信号组成。

如果由ComTxModeMode MIXED的周期部分引起的下一次传输应该发生在DIRECT (N-Times)部分传输后的超时dt (ComMinimumDelayTime)内，则该发送将被延迟，直到最小延迟时间过去。然而，在此之后，周期部分的下一个周期被缩短，因此只有周期部分的中间相移，而没有连续相移。

3.6Use case 6

用例6显示了一个I-PDU，如果值v = b (TMS计算为false)，则该I-PDU以周期时间tc2循环发送。如果值v = a (TMS计算为真)，它将以周期时间tc1循环发送，当值v = a由RTE给出时，它也将直接发送三次。这三次传输之间的时间总是td。I-PDU由所有具有ComTransferProperty triggers的信号组成。

这在实践中的一个用法是，例如，控制窗户升降电机的按钮的信号。如果没有按下按钮，则会有一个很长的循环时间tc1。如果按下，此信息以短周期时间tc2分布。如果按钮再次释放，则从下一个主要功能开始，此信息将使用td分发三次，之后再次使用较长的循环时间。

3.7Use case 7

用例7类似于用例5，但是禁用了ComEnableMDTForCyclicTransmission，并将ComTxModeNumberOfRepetitions设置为1。

与用例5相反，这里的最小延迟计时器既没有为循环部分的周期性传输启动，也没有为混合模式的直接部分的重复传输启动。这可能导致在时间跨度dt内连续两次传输，如场景b和c所示。

4.问题回答

问题1：Com模块如何实现事件帧发送？

答：我们需要把需要事件帧发送的IPDU的ComTxModeMode配置为DIRECT，同事IPDU中的Signal的ComTransferProperty配置为TRIGGERED（或者TRIGGERED_xxx）。这样当我们在SWC通过RTE写这个信号的（调用Com_SendSignal）的时候就会触发事件帧的发送。

问题2：Com模块如何实现报文周期的快慢切换发送？

答：我们需要把需要切换报文周期时间的IPDU的ComTxModeTrue和ComTxModeFalse两个配置容器里面的时间参数配置为快慢周期两种不同配置，然后把IPDU中用来触发发送模式切换的Signal的ComFilter配置为符合我们需求（例如配置为Value == X滤波值为True，否则为False），这样在SWC中通过写Signal（调用Com_SendSignal）的不同值就能触发IPDU以不同的周期发送。

编辑：黄飞