AUTOSAR進階圖解==＞AUTOSAR_SRS

AUTOSAR Transformer 詳解

基于AUTOSAR 4.4.0標準的Transformer模塊分析與說明

1. Transformer概述

1.1 Transformer的作用

Transformer是AUTOSAR中基礎軟件服務層的重要組件，主要作用是對數據進行轉換處理。根據SRS_Xfrm_00001的要求，Transformer負責接收來自RTE（運行時環境）的數據，對數據進行處理后，將結果返回給RTE。Transformer可以執行以下兩類主要操作：

序列化/線性化數據：將結構化數據轉換為線性形式
轉換數據：修改或擴展線性數據，例如添加校驗和

Transformer作為系統服務集群中的BSW（基礎軟件）模塊，為RTE提供服務。它們由RTE調用執行，并可以保持內部狀態，但也可以工作為無狀態組件。

1.2 Transformer的基本特性

根據AUTOSAR SRS對Transformer的規范要求，所有Transformer應具備以下基本特性：

固定接口：提供標準化接口供RTE調用(SRS_Xfrm_00002)
緩沖機制：支持就地(in-place)和復制(copy)緩沖機制(SRS_Xfrm_00003)
錯誤處理：支持將錯誤返回給RTE(SRS_Xfrm_00004)
數據兼容性：能夠處理比預期更多的數據(SRS_Xfrm_00005)
并發執行：支持并發執行(SRS_Xfrm_00006)
數據提取：反序列化轉換器支持提取數據子集(SRS_Xfrm_00007)
輸出格式規范：明確指定其輸出數據格式(SRS_Xfrm_00008)
類別歸屬：每個Transformer屬于特定的Transformer類(SRS_Xfrm_00011)

此外，Transformer可以組成轉換器鏈，由RTE按照指定順序調用鏈中的轉換器。這種配置在系統模板中完成，轉換器鏈的最大長度限制為255個轉換器。

2. Transformer架構

2.1 整體架構

下圖展示了AUTOSAR中Transformer的整體架構，包括其在AUTOSAR分層架構中的位置以及與其他組件的關系：

在這里插入圖片描述

從圖中可以看出，Transformer位于AUTOSAR架構的基礎軟件服務層，主要負責連接應用層的軟件組件與通信服務層的各種通信模塊。架構的關鍵組成部分包括：

應用層：包含軟件組件(SWC)，是數據的最終來源和目的地
RTE層：包含運行時環境和Transformer管理器，負責協調Transformer的執行
基礎軟件服務層：
- Transformer類：包括COM Based Transformer、SOME/IP Transformer和其他類型的Transformer
- 通信服務：包括COM模塊和SOME/IP堆棧等，負責底層通信實現

Transformer管理器是RTE的一部分，負責按配置順序調用Transformer鏈、處理錯誤返回以及協調并發執行。所有Transformer都提供標準化接口，支持就地和復制緩沖、錯誤處理及并發執行。

2.2 類層次結構

下圖展示了AUTOSAR中Transformer的類層次結構：

在這里插入圖片描述

該圖描述了Transformer的基類和派生類的層次關系：

Transformer基類：定義了所有Transformer必須實現的接口和功能要求(SRS_Xfrm_00001 - SRS_Xfrm_00011)，包括：
- 提供固定接口
- 執行轉換
- 支持錯誤處理
- 支持in-place/copy緩沖
- 處理超長數據
- 支持并發執行
- 指定輸出格式
- 提供抽象錯誤集合
派生類：
- SOME/IP Transformer：提供SOME/IP協議相關功能(SRS_Xfrm_00101 - SRS_Xfrm_00106)
- COM Based Transformer：提供COM模塊相關功能(SRS_Xfrm_00201 - SRS_Xfrm_00202)
- 其他Transformer類型：提供其他特定功能

根據SRS_Xfrm_00009和SRS_Xfrm_00011的要求，AUTOSAR中存在固定的Transformer類集合，每個Transformer必須屬于特定的Transformer類，同時每個類提供一組固定的抽象錯誤集合。

3. Transformer類型

3.1 SOME/IP Transformer

SOME/IP Transformer(可擴展面向服務中間件/IP)是一種專門處理SOME/IP協議通信的轉換器。根據SRS_Xfrm_00101到SRS_Xfrm_00106的要求，SOME/IP Transformer提供以下功能：

數據序列化：將原子和結構化數據元素序列化為線性數組(SRS_Xfrm_00101)
通信協議：定義ECU間客戶端/服務器通信的協議(SRS_Xfrm_00102)
異常通知：支持應用程序的異常通知(SRS_Xfrm_00103)
錯誤處理：支持服務器端客戶端/服務器通信的自主錯誤反應(SRS_Xfrm_00105)
擴展數據支持：支持具有標記成員/參數的可擴展數據結構和方法的序列化(SRS_Xfrm_00106)

SOME/IP Transformer的創建動機是為了滿足嵌入式環境中的資源消耗需求，同時兼容各種用例和通信伙伴，可以在不同的操作系統(AUTOSAR、GENIVI、OSEK)上實現，甚至可以在沒有操作系統的嵌入式設備上使用。

代碼示例：SOME/IP Transformer接口定義

/* SOME/IP Transformer接口示例 */
typedef struct {uint16 ServiceId;            /* 服務標識符 */uint16 MethodId;             /* 方法標識符 */uint8 InterfaceVersion;      /* 接口版本 */boolean ExtensibleFormat;    /* 是否使用可擴展格式 */
} SomeIp_ServiceConfigType;/* SOME/IP Transformer序列化函數 */
Std_ReturnType SomeIp_Serialize(const void* dataPtr,          /* 輸入數據指針 */uint32 dataSize,              /* 輸入數據大小 */uint8* targetBufferPtr,       /* 目標緩沖區指針 */uint32* targetBufferSizePtr,  /* 目標緩沖區大小指針 */const SomeIp_ServiceConfigType* configPtr  /* 服務配置 */
);/* SOME/IP Transformer反序列化函數 */
Std_ReturnType SomeIp_Deserialize(const uint8* dataPtr,         /* 輸入數據指針 */uint32 dataSize,              /* 輸入數據大小 */void* targetStructPtr,        /* 目標結構體指針 */uint32* targetSizePtr,        /* 目標大小指針 */const SomeIp_ServiceConfigType* configPtr  /* 服務配置 */
);/* SOME/IP Transformer錯誤處理函數 */
Std_ReturnType SomeIp_HandleError(uint8 errorId,                /* 錯誤標識符 */uint8* responseBufferPtr,     /* 響應緩沖區指針 */uint32* responseSizePtr       /* 響應大小指針 */
);

3.2 COM Based Transformer

COM Based Transformer是一種基于COM模塊配置的轉換器。根據SRS_Xfrm_00201和SRS_Xfrm_00202的要求，COM Based Transformer提供以下功能：

數據序列化：基于固定數據映射將原子和結構化數據元素序列化為線性數組(SRS_Xfrm_00201)
配置來源：從COM模塊獲取配置信息(SRS_Xfrm_00202)

COM Based Transformer使Transformer功能可用于使用固定通信矩陣和壓縮數據表示的目標總線系統。它從系統描述中的固定數據映射獲取序列化數據的信息，并從COM模塊ECU配置中獲取配置。

代碼示例：COM Based Transformer接口定義

/* COM Based Transformer配置類型 */
typedef struct {uint16 ComHandleId;          /* COM句柄標識符 */uint8 ComSignalType;         /* COM信號類型 */uint8 ComBitSize;            /* COM位大小 */uint8 ComBitPosition;        /* COM位位置 */boolean ComSignalEndianness;  /* COM信號字節序 */
} ComBased_SignalConfigType;/* COM Based Transformer序列化函數 */
Std_ReturnType ComBased_Serialize(const void* dataPtr,          /* 輸入數據指針 */uint32 dataSize,              /* 輸入數據大小 */uint8* targetBufferPtr,       /* 目標緩沖區指針 */uint32* targetBufferSizePtr,  /* 目標緩沖區大小指針 */const ComBased_SignalConfigType* configPtr  /* 信號配置 */
);/* COM Based Transformer反序列化函數 */
Std_ReturnType ComBased_Deserialize(const uint8* dataPtr,         /* 輸入數據指針 */uint32 dataSize,              /* 輸入數據大小 */void* targetStructPtr,        /* 目標結構體指針 */uint32* targetSizePtr,        /* 目標大小指針 */const ComBased_SignalConfigType* configPtr  /* 信號配置 */
);

4. Transformer處理流程

4.1 SOME/IP Transformer處理流程

下圖展示了SOME/IP Transformer的詳細處理流程：

在這里插入圖片描述

從圖中可以看出，SOME/IP Transformer的處理流程主要包括以下步驟：

數據輸入：軟件組件發起數據傳輸或服務請求
RTE處理：RTE接收數據并確定Transformer鏈
SOME/IP處理：
- 序列化處理：
  - 檢查數據結構
  - 序列化原子和結構化數據
  - 對客戶端/服務器通信添加SOME/IP協議頭
  - 處理可選參數(使用Tag/Length/Value編碼)
- 反序列化處理：
  - 接收線性數組
  - 解析SOME/IP協議頭
  - 處理異常情況
  - 解析Tag/Length/Value編碼
  - 跳過未知/不支持的字段
  - 反序列化數據結構
  - 提取需要的數據子集
結果返回：返回處理結果給RTE
RTE后續處理：處理可能的錯誤或繼續處理鏈中的下一個Transformer
完成處理：向軟件組件返回最終結果