图解AUTOSAR_CP_WatchdogDriver

news2025/3/19 2:23:18

AUTOSAR WatchdogDriver模块详解

AUTOSAR MCAL层看门狗驱动模块详细解析

目录

  • 1. 模块概述
  • 2. 架构位置
    • 2.1. 组件架构
  • 3. 主要功能
  • 4. API接口
  • 5. 配置参数
    • 5.1. 配置模型
  • 6. 错误代码
  • 7. 状态管理
    • 7.1. 状态机
  • 8. 处理流程
    • 8.1. 活动流程
  • 9. 操作序列
    • 9.1. 典型操作序列
  • 10. 硬件抽象
  • 11. 安全考虑
  • 12. 与其他模块的关系

1. 模块概述

WatchdogDriver (Wdg) 是AUTOSAR标准中的一个MCAL层模块，负责管理和控制微控制器的看门狗硬件。看门狗是一种安全机制，用于在软件异常时重置系统，确保系统能够从故障状态恢复。

2. 架构位置

  • 层级：MCAL (微控制器抽象层)
  • 上层接口：通过WdgIf (看门狗接口) 与上层模块通信
  • 主要调用者：WdgM (看门狗管理器)
  • 依赖模块：Det (开发错误跟踪)，Dem (诊断事件管理器)

2.1. 组件架构

WatchdogDriver在AUTOSAR架构中的位置及其与其他模块的关系如下图所示：
在这里插入图片描述

从上图可以看出，WatchdogDriver模块位于MCAL层，通过WdgIf与上层的WdgM模块进行交互。该模块主要包含以下组件关系：

  1. 上层关系：

    • 应用软件组件通过WdgM调用看门狗功能
    • WdgM通过WdgIf调用WatchdogDriver的API

  2. 同层关系：

    • 与Det模块交互，用于报告开发错误
    • 与Dem模块交互，用于报告诊断事件

  3. 下层关系：

    • 内部看门狗驱动直接访问微控制器内部的看门狗硬件
    • 外部看门狗驱动通过SPI或DIO接口访问外部看门狗芯片

3. 主要功能

WatchdogDriver模块提供以下主要功能：

  1. 初始化看门狗硬件：

    • 配置默认模式和超时设置
    • 设置初始触发条件

  2. 模式管理：

    • 支持多种运行模式：快速模式、慢速模式、关闭模式
    • 根据模式切换看门狗的超时周期和刷新频率

  3. 触发条件设置：

    • 设置看门狗的超时周期
    • 处理看门狗的触发机制

  4. 错误处理：

    • 检测和报告开发错误
    • 处理看门狗相关的诊断事件

4. API接口

WatchdogDriver模块提供以下API接口：

  1. Wdg_Init(const Wdg_ConfigType* ConfigPtr)

    • 功能：初始化看门狗模块和硬件
    • 参数：配置数据指针
    • 返回：无

  2. Wdg_SetMode(WdgIf_ModeType Mode)

    • 功能：切换看门狗模式
    • 参数：目标模式
    • 返回：E_OK (成功) 或 E_NOT_OK (失败)

  3. Wdg_SetTriggerCondition(uint16 Timeout)

    • 功能：设置看门狗触发条件
    • 参数：超时值
    • 返回：无

  4. Wdg_GetVersionInfo(Std_VersionInfoType* VersionInfo)

    • 功能：获取模块版本信息
    • 参数：版本信息结构体指针
    • 返回：无

5. 配置参数

WatchdogDriver模块的主要配置参数包括：

  1. 通用配置：

    • WdgDevErrorDetect：开启/关闭开发错误检测
    • WdgDisableAllowed：是否允许运行时禁用看门狗
    • WdgIndex：模块实例ID
    • WdgInitialTimeout：初始化时的超时设置
    • WdgMaxTimeout：最大允许的超时设置
    • WdgVersionInfoApi：是否启用版本信息API
    • WdgRunArea：执行区域（RAM/ROM）

  2. 模式配置：

    • WdgDefaultMode：默认模式设置
    • WdgSettingsFast：快速模式配置
    • WdgSettingsSlow：慢速模式配置
    • WdgSettingsOff：关闭模式配置

  3. 外部看门狗配置：

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

5.1. 配置模型

WatchdogDriver的配置模型如下图所示：
在这里插入图片描述

配置模型主要包含以下几个部分：

  1. Wdg：

    • 顶层配置容器，包含所有看门狗驱动的配置参数
    • 包含WdgGeneral、WdgPublishedInformation、WdgSettingsConfig和WdgDemEventParameterRefs子容器

  2. WdgGeneral：

    • 包含通用配置参数，如错误检测开关、禁用允许标志等
    • 定义了看门狗的基本行为和特性

  3. WdgSettingsConfig：

    • 包含不同模式的配置参数
    • 定义了快速模式、慢速模式和关闭模式的具体设置
    • 可能包含外部看门狗的配置引用

  4. WdgDemEventParameterRefs：

    • 包含诊断事件的引用配置
    • 定义了看门狗相关的诊断事件处理方式

6. 错误代码

WatchdogDriver模块定义了以下错误代码：

  1. 开发错误：

    • WDG_E_DRIVER_STATE (0x10)：驱动状态错误
    • WDG_E_PARAM_MODE (0x11)：模式参数错误
    • WDG_E_PARAM_CONFIG (0x12)：配置参数错误
    • WDG_E_PARAM_TIMEOUT (0x13)：超时参数错误
    • WDG_E_PARAM_POINTER (0x14)：指针参数错误
    • WDG_E_INIT_FAILED (0x15)：初始化失败

  2. 诊断事件：

    • WDG_E_DISABLE_REJECTED：禁用看门狗被拒绝
    • WDG_E_MODE_FAILED：模式切换失败

7. 状态管理

WatchdogDriver模块维护以下状态：

  1. 模块状态：

    • 未初始化：模块尚未初始化
    • 已初始化：模块已初始化并可操作

  2. 运行状态：

    • WDG_IDLE：空闲状态，可接受新请求
    • WDG_BUSY：忙状态，正在处理模式切换

  3. 模式状态：

    • 快速模式：较短的超时周期，较高的刷新频率
    • 慢速模式：较长的超时周期，较低的刷新频率
    • 关闭模式：看门狗功能禁用（仅当允许时）

7.1. 状态机

WatchdogDriver的状态转换如下图所示：
在这里插入图片描述

状态机主要包含以下几个部分：

  1. 初始化状态转换：

    • 系统上电后，模块处于未初始化状态
    • 调用Wdg_Init()成功后，模块进入已初始化状态
    • 如果初始化失败，模块保持在未初始化状态

  2. 运行状态转换：

    • 在已初始化状态下，模块默认处于WDG_IDLE状态
    • 调用Wdg_SetMode()时，模块进入WDG_BUSY状态
    • 模式切换完成后，模块返回WDG_IDLE状态

  3. 模式状态转换：

    • 模块可以在快速模式、慢速模式和关闭模式之间切换
    • 只有当WdgDisableAllowed为TRUE时，才能切换到关闭模式
    • 模式切换通过Wdg_SetMode()函数实现

8. 处理流程

8.1. 活动流程

WatchdogDriver的主要处理流程如下图所示：
在这里插入图片描述

活动流程主要包含以下几个部分：

  1. Wdg_Init流程：

    • 接收配置指针并进行参数检查
    • 如果开发错误检测开启且配置指针为NULL，报告错误并退出
    • 设置默认模式，如果默认模式为OFF且禁用不允许，报告错误并返回E_NOT_OK
    • 初始化看门狗硬件，设置模块状态为已初始化，返回E_OK

  2. Wdg_SetMode流程：

    • 接收模式参数并进行参数检查
    • 如果开发错误检测开启，检查模块状态和模式参数的有效性
    • 如果模式为OFF且禁用不允许，报告错误并返回E_NOT_OK
    • 设置模块状态为WDG_BUSY，根据模式参数设置看门狗硬件
    • 设置模块状态为WDG_IDLE，返回E_OK

  3. Wdg_SetTriggerCondition流程：

    • 接收超时参数并进行参数检查
    • 如果开发错误检测开启，检查模块状态和超时参数的有效性
    • 计算触发条件，如果触发计数器为0，不执行任何操作
    • 否则，更新激活码并触发看门狗硬件

9. 操作序列

9.1. 典型操作序列

WatchdogDriver的典型操作序列如下图所示：
在这里插入图片描述

操作序列主要包含以下几个部分：

  1. 看门狗初始化序列：

    • WdgM调用WdgIf_Init()，WdgIf调用Wdg_Init()
    • Wdg检查配置指针，如果为NULL且开发错误检测开启，报告错误
    • Wdg设置默认模式，如果默认模式为OFF且禁用不允许，报告错误并返回E_NOT_OK
    • 否则，初始化看门狗硬件并返回E_OK

  2. 看门狗模式切换序列：

    • WdgM调用WdgIf_SetMode()，WdgIf调用Wdg_SetMode()
    • Wdg检查模式参数，如果无效且开发错误检测开启，报告错误
    • 如果模式为OFF且禁用不允许，报告错误并返回E_NOT_OK
    • 否则，设置看门狗硬件模式并返回E_OK

  3. 触发条件设置序列：

    • WdgM调用WdgIf_SetTriggerCondition()，WdgIf调用Wdg_SetTriggerCondition()
    • Wdg检查超时参数，如果超出范围且开发错误检测开启，报告错误
    • Wdg设置看门狗硬件的触发条件

10. 硬件抽象

WatchdogDriver模块支持两种类型的看门狗硬件：

  1. 内部看门狗：

    • 直接访问微控制器内部的看门狗硬件
    • 通常通过寄存器操作实现

  2. 外部看门狗：

    • 通过SPI或DIO接口访问外部看门狗芯片
    • 需要额外的驱动支持

11. 安全考虑

WatchdogDriver模块包含以下安全机制：

  1. 禁用保护：

    • 通过WdgDisableAllowed参数控制是否允许禁用看门狗
    • 安全关键应用通常不允许禁用看门狗

  2. 错误检测：

    • 开发错误检测和报告
    • 诊断事件管理和报告

  3. 状态检查：

    • 在API调用前检查模块状态
    • 防止在不适当的状态下执行操作

12. 与其他模块的关系

WatchdogDriver模块与以下模块有交互：

  1. WdgIf (看门狗接口)：

    • 提供统一的接口给上层模块
    • 支持多个看门狗实例的管理

  2. WdgM (看门狗管理器)：

    • 使用WdgIf调用WatchdogDriver的功能
    • 实现更高级的看门狗监控策略

  3. Det (开发错误跟踪)：

    • 报告开发错误
    • 用于调试和开发阶段

  4. Dem (诊断事件管理器)：

    • 报告诊断事件
    • 用于运行时监控和诊断

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