AUTOSAR之ECUM

1、EcuM简介

EcuM（ECU State Management）ECU状态管理模块属于AUTOSAR系统服务中模式管理部分，主要功能是管理ECU的上下电，初始化和反初始化OS，SchM，BswM以及其他一些驱动模块。

AUTOSAR 4.4版本前EcuM有两种模式：Flexible模式和Fiexd模式。在Fiexd模式下ECU的状态管理都由EcuM模块内部实现。在Flexible模式下，除了Startup的前期阶段、Shutdown的后期阶段以及Sleep阶段外，其它时候的状态管理都由BswM实现。AUTOSAR 4.4版本后移除了Fixed模式，本文只针对Flexible模式进行介绍。

EcuM分成5个阶段：Startup，Up，Shutdown，Sleep，Off。

下图是EcuM的总体流程框图

Startup阶段：主要负责BSW模块的初始化，该阶段以OS开启界细分为StartPreOS和StartPostOS。

Up阶段：任务调度开启，此阶段的状态管理、动作执行主要靠BswM模块实现。

Shutdown阶段：主要负责下电流程处理，下电完成后根据设置可以选择进入OFF还是RESET重启，该阶段以OS关闭为界细分为两部分OffPreOs和OffPostOs。

Sleep阶段：ECU处于低功耗模式，通常情况下，不执行任何代码，但仍有电源供应，如果进行相应配置，ECU在此状态下是可唤醒的。ECU管理器模块提供了一组可配置的(硬件)睡眠模式，这些模式通常是在功耗和重启ECU的时间之间进行权衡的。

Off阶段：下电时，ECU进入OFF状态。在这种状态下，ECU可能是可唤醒的，但仅限于具有集成电源控制的唤醒源。在任何情况下，ECU必须是可启动的(例如复位事件)。

2、启动Startup

启动流程如下图所示，在调用EcuM_Init()函数之前，系统上电后，MCU进入复位状态，这时主要是进行芯片供电选择、时钟开启等操作。硬件完成这些工作后，将PC指针指向Boot Menu（AURIX 2G系列芯片是Firmware）中代码首地址，此时开始软件参数配置，包括用户配置参数的判断和加载、特定寄存器状态判断、复位源设置、启动模式评估等等。C Init Code主要对芯片的寄存器，上下文，栈等进行配置，以及启动主核（从核在这里被主核激活是个可选项，因为后续EcuM会再次激活从核）。

可以调用EcuM_SelectBootTarget和EcuM_GetBootTarget 选择从Bootloader还是app启动跑后续程序。

在EcuM_Init()函数里，首先进行开启OS前的准备工作，主要是调用EcuM_AL_DriverInitZero（初始化不带post-build配置参数的Bsw模块）和EcuM_AL_DriverInitOne函数，分别初始化Block 0和Block 1：

如果是多核系统，那么在初始化Block1后，StartOS前要激活所有的从核。

进入StartOS，会调用StartupHook函数，用户定义此函数内容，然后会激活首个Task（一般为Init Task），在首个Task里会调用EcuM_StartupTwo()。（正常来讲EcuM_StartupTwo()会被配置为OS默认应用模式自启动的任务里）。

最后在StartPostOs阶段，调用SchM_Start，SchM_Init，SchM_StartTiming以及BswM_Init。

2.1 StartPreOs

EcuM_AL_SetProgrammableInterrupts【可选】：可编程中断，如一些异常Trap；
EcuM_AL_DriverInitZero【可选】：初始化不带post-build配置参数的BSW模块；
EcuM_DeterminePbConfiguration：返回所有BSW模块post-build配置参数的一个引用，通过此引用能获取各个模块的参数信息；
Check consistency of configuration data：对上一步结果的一致性检查；
EcuM_AL_DriverInitOne【可选】：初始化BSW模块，包括MCU及基本所有的外设模块，如Adc，Pwm，Fee，Can等；
Get reset reason：获取MCU复位源，并根据映射关系设置唤醒源。唤醒源通常是从功能角度定义的，比如CAN唤醒，KL15唤醒等，而复位源则和MCU相关，比如所有MCU都支持的Power on reset，这两者之间通过EcuM可以配置映射关系；
Select default shutdown target：设置Shutdown目标，可以是Sleep、Off或Reset；
EcuM_LoopDetection【可选】：如果使能，该接口每次Startup时都会被调用，例如可以用来记录启动次数；
Start OS：开启AUTOSAR OS

2.2 StartOs

EcuM_Prv_StartSlaveCores（多核）：通过主核启动从核；
EcuM_SwitchOsAppMode：以默认应用模式启动OS；
EcuM_Prv_StartOS：开启OS，包括用户自定义的StartupHook函数，OS核同步，ActivateTask，ActivateTask是OS启动后自动调用，一般为Init Task和Idle Task。

2.3 StartPostOs

Init BSW Scheduler：初始化SchM；
Init BSW Mode Manager：初始化BswM；
Init NvM,NvM_ReadAll,Initialize other modules：BswM初始化后，接手后续操作，包括初始化NvM，NvM_ReadAll读取NvM数据，初始化其它的BSW模块等。NvM_ReadAll完成后将触发Com，DEM，FIM的初始化，并且通知BswM读取数据完成。
Start Scheduler Timing：启动BSW/SWCs事件调度。

实际上，当SchM_Init及BswM_Init调用后，已经进入Up阶段了，此时内存，通讯还没初始化，SWC(RTE)还不支持。一般来说，需要在开启任务调度前做完NvM的数据读取及所有模块的初始化工作，以及需要手动调用BswM_Mainfunction。如果有其它方式可以保证在任务运行时模块及数据均已就绪的话，第三步也可以放在Up阶段进行。

3、运行Up

在Up阶段，EcuM_MainFunction函数会被周期性的调用，此函数有以下三个作用：

检查唤醒源是否已经唤醒，并在必要时启动唤醒验证
更新Alarm时钟计数
仲裁RUN和POST_RUN请求和释放。

EcuM通过闹钟来触发唤醒。闹钟唤醒机制仅和Sleep阶段相关，SWC和BSW模块在Up阶段设置和检索闹钟设定值，在Sleep阶段被使用。EcuM里闹钟功能实现很少，不过多阐述。

运行阶段主要是主要有两个功能需要关注：将处理权交给BswM，让其处理模式请求，控制状态切换；处理唤醒源的验证。

3.1 唤醒源验证

唤醒源有以下4种状态：

NONE ：无唤醒事件或唤醒事件被清除；
PENDING ：检测到唤醒事件但尚未验证；
VALIDATED ：检测到唤醒事件并验证通过；
EXPIRED ：检测到唤醒事件但验证失败。

唤醒源状态图如下所示：

如果唤醒源不需要验证，通过EcuM_SetWakeupEvent可以直接设置为已验证状态，而对于需要验证的唤醒源，则要经过PENDING阶段确认是否有效，确认超时也会导致验证失败。

EcuM模块可以管理多达32个唤醒源，除了标准的五个唤醒源（POWER、RESET、INTERNAL RESET、INTERNAL WDG和EXTERNAL WDG）不会触发验证过程，其它用户配置的唤醒源均可以开启验证功能。

4、关闭Shutdown

在Up阶段，通过使用关闭目标RESET/OFF调用EcuM_GoDownHaltPoll来启动Shutdown阶段。如果在关闭阶段发生唤醒事件时，EcuM应立即完成关机并在此后立即重新启动。

4.1 OffPreOS

在OffPreOS期间，如果配置参数EcuMlgnoreWakeupEvValOffPreos设置为true，只需考虑那些不需要验证的唤醒事件，所有其他的唤醒事件可以忽略。如果配置参数EcuMignoreWakeupEvValoffPreos设置为false时,不需要验证的唤醒事件和需要验证的待定唤醒事件都需被考虑到。

作为OffPreos期间的最后一项活动, EcuM需调用Shutdownos函数。操作系统会在关机结束时,调用关闭钩子(hook)函数。关闭钩子函数会调用EcuM_Shutdown来结束关机过程。

4.2 OffPostOS

当关关闭目标为RESET时, EcuM需调用EcuM_AL_Reset的Callout函数。当关机目标为OFF时, EcuM需调用EcuM AL Switchoff的Callout函数。

5、睡眠Sleep

与Shutdown阶段相比，Sleep阶段不应关闭操作系统。

5.1 GoSleep

当在多核的ECU上运行时， EcuM需要为每个内核保留一个专用资源(RES_AUTOSAR_ECUM) 。该资源会在进入休眠(Go Sleep)期间分配。在睡眠模式下，EcuM不执行任何代码。

5.2 Halt或者Polling

Sleep的实现机制有两种方式：Halt（停止）和Polling（轮询）。

如果当ECU处于停止(Halt)或轮询(Poll)状态时,发生唤醒了事件唤醒硬线发生翻转变化，（toggling a wakeup line)CAN总线上有通讯信号（communication on a CAN bus）等则ECU管理器模块需重新获得控制权，并通过执行唤醒重启序列（WakeupRestart sequence）退出睡眠阶段。可以调用ISR来处理唤醒事件，但这取决于硬件和驱动程序的实现。

6、多核

如上图展示了BSW模块在不同分区上(partition)的分布。分区(partition)可以被看作是映射在一个内核(core)上的独立部分。每个核（无论是单核架构还是多核架构)都包含一个或多个分区。分区不能跨核。BSW模块可以分布在不同的分区上，所以可以分布在不同的内核上。如BswM这类的一些BSW模块需包含在每个分区中。如OS或EcuM这类的一些其他模块需包含在每个内核的一个分区中。