AUTOSAR WatchdogDriver模塊詳解

目錄

• 1. 模塊概述
• 2. 架構位置
  • 2.1. 組件架構
• 3. 主要功能
• 4. API接口
• 5. 配置參數
  • 5.1. 配置模型
• 6. 錯誤代碼
• 7. 狀態管理
  • 7.1. 狀態機
• 8. 處理流程
  • 8.1. 活動流程
• 9. 操作序列
  • 9.1. 典型操作序列
• 10. 硬件抽象
• 11. 安全考慮
• 12. 與其他模塊的關系

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1. 模塊概述

WatchdogDriver (Wdg) 是AUTOSAR標準中的一個MCAL層模塊，負責管理和控制微控制器的看門狗硬件。看門狗是一種安全機制，用于在軟件異常時重置系統，確保系統能夠從故障狀態恢復。

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2. 架構位置

• 層級：MCAL (微控制器抽象層)
• 上層接口：通過WdgIf (看門狗接口) 與上層模塊通信
• 主要調用者：WdgM (看門狗管理器)
• 依賴模塊：Det (開發錯誤跟蹤)，Dem (診斷事件管理器)

2.1. 組件架構

WatchdogDriver在AUTOSAR架構中的位置及其與其他模塊的關系如下圖所示：

從上圖可以看出，WatchdogDriver模塊位于MCAL層，通過WdgIf與上層的WdgM模塊進行交互。該模塊主要包含以下組件關系：

1. 上層關系：

   • 應用軟件組件通過WdgM調用看門狗功能
   • WdgM通過WdgIf調用WatchdogDriver的API

2. 同層關系：

   • 與Det模塊交互，用于報告開發錯誤
   • 與Dem模塊交互，用于報告診斷事件

3. 下層關系：

   • 內部看門狗驅動直接訪問微控制器內部的看門狗硬件
   • 外部看門狗驅動通過SPI或DIO接口訪問外部看門狗芯片

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3. 主要功能

WatchdogDriver模塊提供以下主要功能：

1. 初始化看門狗硬件：

   • 配置默認模式和超時設置
   • 設置初始觸發條件

2. 模式管理：

   • 支持多種運行模式：快速模式、慢速模式、關閉模式
   • 根據模式切換看門狗的超時周期和刷新頻率

3. 觸發條件設置：

   • 設置看門狗的超時周期
   • 處理看門狗的觸發機制

4. 錯誤處理：

   • 檢測和報告開發錯誤
   • 處理看門狗相關的診斷事件

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4. API接口

WatchdogDriver模塊提供以下API接口：

1. Wdg_Init(const Wdg_ConfigType* ConfigPtr)

   • 功能：初始化看門狗模塊和硬件
   • 參數：配置數據指針
   • 返回：無

2. Wdg_SetMode(WdgIf_ModeType Mode)

   • 功能：切換看門狗模式
   • 參數：目標模式
   • 返回：E_OK (成功) 或 E_NOT_OK (失敗)

3. Wdg_SetTriggerCondition(uint16 Timeout)

   • 功能：設置看門狗觸發條件
   • 參數：超時值
   • 返回：無

4. Wdg_GetVersionInfo(Std_VersionInfoType* VersionInfo)

   • 功能：獲取模塊版本信息
   • 參數：版本信息結構體指針
   • 返回：無

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5. 配置參數

WatchdogDriver模塊的主要配置參數包括：

1. 通用配置：

   • WdgDevErrorDetect：開啟/關閉開發錯誤檢測
   • WdgDisableAllowed：是否允許運行時禁用看門狗
   • WdgIndex：模塊實例ID
   • WdgInitialTimeout：初始化時的超時設置
   • WdgMaxTimeout：最大允許的超時設置
   • WdgVersionInfoApi：是否啟用版本信息API
   • WdgRunArea：執行區域（RAM/ROM）

2. 模式配置：

   • WdgDefaultMode：默認模式設置
   • WdgSettingsFast：快速模式配置
   • WdgSettingsSlow：慢速模式配置
   • WdgSettingsOff：關閉模式配置

3. 外部看門狗配置：

   • WdgExternalConfiguration：外部看門狗硬件配置
   • WdgExternalContainerRef：外部接口引用（SPI/DIO）

5.1. 配置模型

WatchdogDriver的配置模型如下圖所示：

配置模型主要包含以下幾個部分：

1. Wdg：

   • 頂層配置容器，包含所有看門狗驅動的配置參數
   • 包含WdgGeneral、WdgPublishedInformation、WdgSettingsConfig和WdgDemEventParameterRefs子容器

2. WdgGeneral：

   • 包含通用配置參數，如錯誤檢測開關、禁用允許標志等
   • 定義了看門狗的基本行為和特性

3. WdgSettingsConfig：

   • 包含不同模式的配置參數
   • 定義了快速模式、慢速模式和關閉模式的具體設置
   • 可能包含外部看門狗的配置引用

4. WdgDemEventParameterRefs：

   • 包含診斷事件的引用配置
   • 定義了看門狗相關的診斷事件處理方式

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6. 錯誤代碼

WatchdogDriver模塊定義了以下錯誤代碼：

1. 開發錯誤：

   • WDG_E_DRIVER_STATE (0x10)：驅動狀態錯誤
   • WDG_E_PARAM_MODE (0x11)：模式參數錯誤
   • WDG_E_PARAM_CONFIG (0x12)：配置參數錯誤
   • WDG_E_PARAM_TIMEOUT (0x13)：超時參數錯誤
   • WDG_E_PARAM_POINTER (0x14)：指針參數錯誤
   • WDG_E_INIT_FAILED (0x15)：初始化失敗

2. 診斷事件：

   • WDG_E_DISABLE_REJECTED：禁用看門狗被拒絕
   • WDG_E_MODE_FAILED：模式切換失敗

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7. 狀態管理

WatchdogDriver模塊維護以下狀態：

1. 模塊狀態：

   • 未初始化：模塊尚未初始化
   • 已初始化：模塊已初始化并可操作

2. 運行狀態：

   • WDG_IDLE：空閑狀態，可接受新請求
   • WDG_BUSY：忙狀態，正在處理模式切換

3. 模式狀態：

   • 快速模式：較短的超時周期，較高的刷新頻率
   • 慢速模式：較長的超時周期，較低的刷新頻率
   • 關閉模式：看門狗功能禁用（僅當允許時）

7.1. 狀態機

WatchdogDriver的狀態轉換如下圖所示：

狀態機主要包含以下幾個部分：

1. 初始化狀態轉換：

   • 系統上電后，模塊處于未初始化狀態
   • 調用Wdg_Init()成功后，模塊進入已初始化狀態
   • 如果初始化失敗，模塊保持在未初始化狀態

2. 運行狀態轉換：

   • 在已初始化狀態下，模塊默認處于WDG_IDLE狀態
   • 調用Wdg_SetMode()時，模塊進入WDG_BUSY狀態
   • 模式切換完成后，模塊返回WDG_IDLE狀態

3. 模式狀態轉換：

   • 模塊可以在快速模式、慢速模式和關閉模式之間切換
   • 只有當WdgDisableAllowed為TRUE時，才能切換到關閉模式
   • 模式切換通過Wdg_SetMode()函數實現

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8. 處理流程

8.1. 活動流程

WatchdogDriver的主要處理流程如下圖所示：

活動流程主要包含以下幾個部分：

1. Wdg_Init流程：

   • 接收配置指針并進行參數檢查
   • 如果開發錯誤檢測開啟且配置指針為NULL，報告錯誤并退出
   • 設置默認模式，如果默認模式為OFF且禁用不允許，報告錯誤并返回E_NOT_OK
   • 初始化看門狗硬件，設置模塊狀態為已初始化，返回E_OK

2. Wdg_SetMode流程：

   • 接收模式參數并進行參數檢查
   • 如果開發錯誤檢測開啟，檢查模塊狀態和模式參數的有效性
   • 如果模式為OFF且禁用不允許，報告錯誤并返回E_NOT_OK
   • 設置模塊狀態為WDG_BUSY，根據模式參數設置看門狗硬件
   • 設置模塊狀態為WDG_IDLE，返回E_OK

3. Wdg_SetTriggerCondition流程：

   • 接收超時參數并進行參數檢查
   • 如果開發錯誤檢測開啟，檢查模塊狀態和超時參數的有效性
   • 計算觸發條件，如果觸發計數器為0，不執行任何操作
   • 否則，更新激活碼并觸發看門狗硬件

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9. 操作序列

9.1. 典型操作序列

WatchdogDriver的典型操作序列如下圖所示：

操作序列主要包含以下幾個部分：

1. 看門狗初始化序列：

   • WdgM調用WdgIf_Init()，WdgIf調用Wdg_Init()
   • Wdg檢查配置指針，如果為NULL且開發錯誤檢測開啟，報告錯誤
   • Wdg設置默認模式，如果默認模式為OFF且禁用不允許，報告錯誤并返回E_NOT_OK
   • 否則，初始化看門狗硬件并返回E_OK

2. 看門狗模式切換序列：

   • WdgM調用WdgIf_SetMode()，WdgIf調用Wdg_SetMode()
   • Wdg檢查模式參數，如果無效且開發錯誤檢測開啟，報告錯誤
   • 如果模式為OFF且禁用不允許，報告錯誤并返回E_NOT_OK
   • 否則，設置看門狗硬件模式并返回E_OK

3. 觸發條件設置序列：

   • WdgM調用WdgIf_SetTriggerCondition()，WdgIf調用Wdg_SetTriggerCondition()
   • Wdg檢查超時參數，如果超出范圍且開發錯誤檢測開啟，報告錯誤
   • Wdg設置看門狗硬件的觸發條件

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10. 硬件抽象

WatchdogDriver模塊支持兩種類型的看門狗硬件：

1. 內部看門狗：

   • 直接訪問微控制器內部的看門狗硬件
   • 通常通過寄存器操作實現

2. 外部看門狗：

   • 通過SPI或DIO接口訪問外部看門狗芯片
   • 需要額外的驅動支持

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11. 安全考慮

WatchdogDriver模塊包含以下安全機制：

1. 禁用保護：

   • 通過WdgDisableAllowed參數控制是否允許禁用看門狗
   • 安全關鍵應用通常不允許禁用看門狗

2. 錯誤檢測：

   • 開發錯誤檢測和報告
   • 診斷事件管理和報告

3. 狀態檢查：

   • 在API調用前檢查模塊狀態
   • 防止在不適當的狀態下執行操作

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12. 與其他模塊的關系

WatchdogDriver模塊與以下模塊有交互：

1. WdgIf (看門狗接口)：

   • 提供統一的接口給上層模塊
   • 支持多個看門狗實例的管理

2. WdgM (看門狗管理器)：

   • 使用WdgIf調用WatchdogDriver的功能
   • 實現更高級的看門狗監控策略

3. Det (開發錯誤跟蹤)：

   • 報告開發錯誤
   • 用于調試和開發階段

4. Dem (診斷事件管理器)：

   • 報告診斷事件
   • 用于運行時監控和診斷