图解AUTOSAR_CP_WatchdogDriver

AUTOSAR WatchdogDriver模块详解

AUTOSAR MCAL层看门狗驱动模块详细解析

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

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：

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
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
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：

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
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
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
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：

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
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)
Wdg_SetTriggerCondition(uint16 Timeout)
- 功能：设置看门狗触发条件
- 参数：超时值
- 返回：无
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：

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）
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
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：

配置模型主要包含以下几个部分：

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
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
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
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：

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
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：

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
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
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：

状态机主要包含以下几个部分：

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
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
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：

活动流程主要包含以下几个部分：

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
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
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：

操作序列主要包含以下几个部分：

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
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
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：

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
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：

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
错误检测：
- 开发错误检测和报告
- 诊断事件管理和报告
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：

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
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
Det (开发错误跟踪)：
- 报告开发错误
- 用于调试和开发阶段
Dem (诊断事件管理器)：
- 报告诊断事件
- 用于运行时监控和诊断