NVM Block连续写及Default Value问题分析

汽车电子嵌入式 2023-07-25 3356

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描述

前言

NVM这块还只停留在按需求配置阶段，遇到问题不能深入分析。本系列文章将从遇到的问题或者提出的疑问着手，一起来更深入学习AUTOSAR架构下的存储协议栈。目前遇到的问题和疑问如下：

1. 通过RTE接口连续读写NVM Block会影响其他Block的读写吗？

2. 没有配置NVM Rom Block的default value且没有写过NVM Block，通过RTE接口去读NVM Block读到的是什么值？

3. Fee模块中的Block的长度更改会造成NVM Block在Flash中重排吗？中间插入NVM Block了？

本文使用的AUTOSAR配置工具为：Vector公司的Davinci工具

正文

1.应用SWC读写NVM Block的两种方式

入下图所示，Vector的AUTOAR配置工具Davinci Developer提供两种方式配置SWC使用NVM的服务。

方式一：SWC和NVM直连。NVM提供5个标准接口供SWC使用，SWC可以直接通过C-S接口直接读写NVM Block。这种方式适用于NVM Block仅被一个SWC访问的场景。

AUTOSAR

图1：SWC和NVM直连

如下图所示，在Developer中直接配置SWC中的Service Need的NvM_Block_NeeDs即可配置NVM服务。

AUTOSAR

图2：配置NvMBlockNeed

最后在Rte_SWC.h生成的读写NvM_Block的接口如下所示，Rte接口直接封装了NvM的标准接口（NvM_ReadBlock, NvM_WriteBlock, NvM_GetErrorStates）。

 

# define Rte_Call_NvMService_AC3_SRBS_NvBlockNeed_ PortName _GetErrorStatus(arg1) (NvM_GetErrorStatus((NvM_BlockIdType)57, arg1))
# define Rte_Call_NvMService_AC3_SRBS_NvBlockNeed_ PortName _ReadBlock(arg1) (NvM_ReadBlock((NvM_BlockIdType)57, arg1))
# define Rte_Call_NvMService_AC3_SRBS_NvBlockNeed_ PortName _WriteBlock(arg1) (NvM_WriteBlock((NvM_BlockIdType)57, arg1))

 

方式二：SWC通过NonvolatileMemoryBlock访问NVM。Davinci提供一个类似NvM User的NonvolatileMemoryBlock的中间模块，SWC配置普通的S-R接口和NonvolatileMemoryBlock连接，NonvolatileMemoryBlock模块通过标准的S-R接口和NvM连接。 SWC通过NonvolatileMemoryBloc来读写NvM模块。这种方式适用于多个SWC访问同一个NvM Block的场景。

AUTOSAR

图3：SWC通过NonvolatileMemoryBlock访问NVM

如下图所示，使用方式二需要配置中间NonvolatileMemoryBlock模块，然后在SWC和NonvolatileMemoryBlock分别配置S-R的读写接口，然后进行连接即可。

AUTOSAR

图4：配置NoVolatileMemoryBlock

如下所示，生成的Rte_SWC.h中SWC读写NvM Block的接口仅仅是读写一个名为Rte_NonVolatileMemoryBlock_NVBlockDescriptor_PortName全局变量。

 

FUNC(Std_ReturnType, RTE_CODE) Rte_Read_SWC_Pp_NvData_PortName_Rx_Element_NvData_PortName(P2VAR(uint8, AUTOMATIC, RTE_SWC_APPL_VAR) data) /* PRQA S 1505, 3206 */ /* MD_MSR_Rule8.7, MD_Rte_3206 */
{
  Std_ReturnType ret = RTE_E_OK; /* PRQA S 2981 */ /* MD_MSR_RetVal */
  Rte_DisableOSInterrupts(); /* PRQA S 1881, 4558 */ /* MD_Rte_Os, MD_Rte_Os */
  Rte_MemCpy(data, Rte_NonVolatileMemoryBlock_NVBlockDescriptor_PortName, sizeof(NvData_PortName)); /* PRQA S 0314, 0315, 0316 */ /* MD_Rte_0314, MD_Rte_0315, MD_Rte_0316 */
  Rte_EnableOSInterrupts(); /* PRQA S 1881, 4558, 2983 */ /* MD_Rte_Os, MD_Rte_Os, MD_Rte_2983 */
  return ret;
}




FUNC(Std_ReturnType, RTE_CODE) Rte_Write_SWC_Pp_NvData_PortName_Tx_Element_NvData_PortName(P2CONST(uint8, AUTOMATIC, RTE_SWC_APPL_DATA) data) /* PRQA S 1505, 2982 */ /* MD_MSR_Rule8.7, MD_Rte_2982 */
{
  Std_ReturnType ret = RTE_E_OK; /* PRQA S 2981 */ /* MD_MSR_RetVal */
  Rte_DisableOSInterrupts(); /* PRQA S 1881, 4558 */ /* MD_Rte_Os, MD_Rte_Os */
  Rte_MemCpy(Rte_NonVolatileMemoryBlock_NVBlockDescriptor_PortName, data, sizeof(NvData_PortName)); /* PRQA S 0314, 0315, 0316 */ /* MD_Rte_0314, MD_Rte_0315, MD_Rte_0316 */
  Rte_OsApplication_QM_Core0_DirtyFlags.Rte_DirtyFlag_NonVolatileMemoryBlock_NVBlockDescriptor_PortName = 1U;
  Rte_EnableOSInterrupts(); /* PRQA S 1881, 4558, 2983 */ /* MD_Rte_Os, MD_Rte_Os, MD_Rte_2983 */
  /* scheduled trigger for runnables: NonVolatileMemoryBlockTriggerRunnable */
  (void)SetEvent(AplTask_10ms_Core0, Rte_Ev_Run_NonVolatileMemoryBlock_NonVolatileMemoryBlockTriggerRunnable); /* PRQA S 3417 */ /* MD_Rte_Os */
  return ret;
}

 

然后NvM也通过Rte_SetMirror_xxx/Rte_GetMirror_xxx接口来更新这个Rte_NonVolatileMemoryBlock_NVBlockDescriptor_PortName全局变量。

 


FUNC(Std_ReturnType, RTE_CODE) Rte_SetMirror_NonVolatileMemoryBlock_NVBlockDescriptor_PortName(P2CONST(void, AUTOMATIC, RTE_APPL_DATA) NVMBuffer) /* PRQA S 3112 */ /* MD_Rte_3112 */
{
  Std_ReturnType ret = E_NOT_OK; /* PRQA S 2981 */ /* MD_MSR_RetVal */
  CONST(uint16_least, RTE_CONST) size = sizeof(NvData_PortName);
  if (size <= 100U) /* PRQA S 2991, 2995 */ /* MD_Rte_2991, MD_Rte_2995 */ /* COV_RTE_NVMBUFFER_SIZE */
  {
    Rte_DisableOSInterrupts(); /* PRQA S 1881, 4558 */ /* MD_Rte_Os, MD_Rte_Os */
    Rte_MemCpy32(Rte_NonVolatileMemoryBlock_NVBlockDescriptor_PortName, NVMBuffer, size); /* PRQA S 0314, 0315, 0316 */ /* MD_Rte_0314, MD_Rte_0315, MD_Rte_0316 */
    Rte_EnableOSInterrupts(); /* PRQA S 1881, 4558, 2983 */ /* MD_Rte_Os, MD_Rte_Os, MD_Rte_2983 */
    ret = E_OK;
    }
  return ret;
}


FUNC(Std_ReturnType, RTE_CODE) Rte_GetMirror_NonVolatileMemoryBlock_NVBlockDescriptor_PortName(P2VAR(void, AUTOMATIC, RTE_APPL_VAR) NVMBuffer) /* PRQA S 3112 */ /* MD_Rte_3112 */
{
   Std_ReturnType ret = E_NOT_OK; /* PRQA S 2981 */ /* MD_MSR_RetVal */
  CONST(uint16_least, RTE_CONST) size = sizeof(NvData_PortName);
  if (size <= 100U) /* PRQA S 2991, 2995 */ /* MD_Rte_2991, MD_Rte_2995 */ /* COV_RTE_NVMBUFFER_SIZE */
  {
  Rte_DisableOSInterrupts(); /* PRQA S 1881, 4558 */ /* MD_Rte_Os, MD_Rte_Os */
  Rte_MemCpy32(NVMBuffer, Rte_NonVolatileMemoryBlock_NVBlockDescriptor_PortName, size); /* PRQA S 0314, 0315, 0316 */ /* MD_Rte_0314, MD_Rte_0315, MD_Rte_0316 */
  Rte_EnableOSInterrupts(); /* PRQA S 1881, 4558, 2983 */ /* MD_Rte_Os, MD_Rte_Os, MD_Rte_2983 */
  ret = E_OK;
  }
  return ret;
}

 

2.RAM Block和ROM Block

RAM Block最后在代码中体现就是一个全局变量（存放在栈Ram中），ROM Block在代码中体现就是一个const 全局变量（存放在Data Flash中）。Ram Block是一定会有的，Rom Block是可配置的。其中最主要的就是default value的配置。

方式1配置RAM Block和ROM Block：

方式1是SWC通过NvM Block Needs直接访问NvM，如果配置了Default Value就配置了ROM Block。

AUTOSAR

图5：NvM Block Needs配置RAM和ROM Block

方式2配置RAM Block和ROM Block：

方式2是SWC通过NonvolatileMemoryBlock间接访问NvM，Rom Block通过勾选来配置，Init Value也就是Default value也可配置。

AUTOSAR

图5：NonvolatileMemoryBlock配置RAM和ROM Block

RAM Block对应的代码：

 

VAR(Nvdata_PortName, RTE_VAR_INIT) Rte_NonVolatileMemoryBlock_NVBlockDescriptor_PortName;

 

ROM Block对应的代码：

 

CONST(Nvdata_PortName, RTE_CONST_DEFAULT_RTE_CDATA_GROUP) Rte_NonVolatileMemoryBlock_NVBlockDescriptor_PortName_ROM_NVBlockDescriptor_PortName = {
0U, 0U, 0U, 0U, 0U, 0U, 0U, 0U, 0U, 0U, 0U, 0U, 0U, 0U, 0U, 0U, 0U, 0U, 0U, 0U, 0U
};

 

关于Default Value:

AUTOSAR

如SWS_NvM_00388所诉，在ECU启动阶段，如果配置了ROM Block，NvM_ReadAll会把ROM block中的default value拷贝到RAM Block。

AUTOSAR

如SWS_NvM_00085所述，如果没有配置ROM Block，则RAM Block的值需要应用来保证。在Davinci Developer中可以配置RAM Block的Init Value，也可以让RAM Block有一个初始值。

如果，我们既没有配置RAM Block的Init value，也没有配置ROM Block，也从没有写过NvBlock，那么我们第一次去读的RAM Block是.BSS段的一个全局变量（未初始化的全局变量在.BSS段），而MCU上电后会对.BSS段作清零的操作，也就是说我们会读到0。

3. 应用SWC读写NVM过程

SWC通过NonvolatileMemoryBlock读NvM Ram Block：SWC就是读一个名为Rte_NonVolatileMemoryBlock_NVBlockDescriptor_PortName的全局变量，也就是RAMBlock。

 

FUNC(Std_ReturnType, RTE_CODE) Rte_Read_SWC_Pp_NvData_PortName_Rx_Element_NvData_PortName(P2VAR(uint8, AUTOMATIC, RTE_SWC_APPL_VAR) data) /* PRQA S 1505, 3206 */ /* MD_MSR_Rule8.7, MD_Rte_3206 */
{
  Std_ReturnType ret = RTE_E_OK; /* PRQA S 2981 */ /* MD_MSR_RetVal */
  Rte_DisableOSInterrupts(); /* PRQA S 1881, 4558 */ /* MD_Rte_Os, MD_Rte_Os */
  Rte_MemCpy(data, Rte_NonVolatileMemoryBlock_NVBlockDescriptor_PortName, sizeof(NvData_PortName)); /* PRQA S 0314, 0315, 0316 */ /* MD_Rte_0314, MD_Rte_0315, MD_Rte_0316 */
  Rte_EnableOSInterrupts(); /* PRQA S 1881, 4558, 2983 */ /* MD_Rte_Os, MD_Rte_Os, MD_Rte_2983 */
  return ret;
}

 

SWC通过NonvolatileMemoryBlock写NvM Ram Block：SWC就是写一个名为Rte_NonVolatileMemoryBlock_NVBlockDescriptor_PortName的全局变量，也就是RAMBlock。同时会设置一个更新Flag，SetEvent触发一个OS Task事件。

 

FUNC(Std_ReturnType, RTE_CODE) Rte_Write_SWC_Pp_NvData_PortName_Tx_Element_NvData_PortName(P2CONST(uint8, AUTOMATIC, RTE_SWC_APPL_DATA) data) /* PRQA S 1505, 2982 */ /* MD_MSR_Rule8.7, MD_Rte_2982 */
{
  Std_ReturnType ret = RTE_E_OK; /* PRQA S 2981 */ /* MD_MSR_RetVal */
  Rte_DisableOSInterrupts(); /* PRQA S 1881, 4558 */ /* MD_Rte_Os, MD_Rte_Os */
  Rte_MemCpy(Rte_NonVolatileMemoryBlock_NVBlockDescriptor_PortName, data, sizeof(NvData_PortName)); /* PRQA S 0314, 0315, 0316 */ /* MD_Rte_0314, MD_Rte_0315, MD_Rte_0316 */
  Rte_OsApplication_QM_Core0_DirtyFlags.Rte_DirtyFlag_NonVolatileMemoryBlock_NVBlockDescriptor_PortName = 1U;
  Rte_EnableOSInterrupts(); /* PRQA S 1881, 4558, 2983 */ /* MD_Rte_Os, MD_Rte_Os, MD_Rte_2983 */
  /* scheduled trigger for runnables: NonVolatileMemoryBlockTriggerRunnable */
  (void)SetEvent(AplTask_10ms_Core0, Rte_Ev_Run_NonVolatileMemoryBlock_NonVolatileMemoryBlockTriggerRunnable); /* PRQA S 3417 */ /* MD_Rte_Os */
  return ret;
}

 

NonvolatileMemoryBlock的Runnable被Event事件激活调用NvM_WriteBlock:

 

RTE_LOCAL FUNC(void, RTE_CODE) NonVolatileMemoryBlockTriggerRunnable(void)
{
  if (Rte_OsApplication_QM_Core0_DirtyFlags.Rte_DirtyFlag_NonVolatileMemoryBlock_NVBlockDescriptor_PortName == 1U)
  {
    NvM_RequestResultType NvM_ErrorStatus = 0;
    (void)NvM_GetErrorStatus(NvMConf_NvMBlockDescriptor_NonVolatileMemoryBlockNVBlockDescriptor_PortName, &NvM_ErrorStatus);
    if (NvM_ErrorStatus != NVM_REQ_PENDING)
  {
    Rte_DisableOSInterrupts(); /* PRQA S 1881, 4558 */ /* MD_Rte_Os, MD_Rte_Os */
    Rte_OsApplication_QM_Core0_DirtyFlags.Rte_DirtyFlag_NonVolatileMemoryBlock_NVBlockDescriptor_PortName = 0;
    Rte_EnableOSInterrupts(); /* PRQA S 1881, 4558, 2983 */ /* MD_Rte_Os, MD_Rte_Os, MD_Rte_2983 */
    (void)NvM_WriteBlock(NvMConf_NvMBlockDescriptor_NonVolatileMemoryBlockNVBlockDescriptor_PortName, NULL_PTR);
  }
  else
  {
    Rte_DisableOSInterrupts(); /* PRQA S 1881, 4558 */ /* MD_Rte_Os, MD_Rte_Os */
    Rte_NvBlockPendingFlags.Rte_NvBlockPendingFlag_NonVolatileMemoryBlock_NVBlockDescriptor_PortName = 1U;
    Rte_EnableOSInterrupts(); /* PRQA S 1881, 4558, 2983 */ /* MD_Rte_Os, MD_Rte_Os, MD_Rte_2983 */
    }
  }
}

 

NvM_WriteBlock调用NvM_QueueJob将Job排队：

 

FUNC(Std_ReturnType, NVM_PUBLIC_CODE) NvM_WriteBlock(NvM_BlockIdType BlockId, P2CONST(void, AUTOMATIC, NVM_APPL_DATA) NvM_SrcPtr)
{
    Std_ReturnType returnValue = E_NOT_OK;
    uint8 detErrorId = NVM_E_NO_ERROR;


    const NvM_RamMngmtPtrType NvM_RamMngmt_ptloc = NvM_GetMngmtAreaPtr(BlockId);
    if(NvM_WriteProtectionChecks(NvM_RamMngmt_ptloc) == TRUE) /* SBSW_NvM_FuncCall_PtrParam_BlockMngmtArea */
    {
    /* PRQA S 0311, 0316 1 */ /* MD_NvM_11.5_CastLossOfConst, MD_NvM_11.5_JobQueue_CastVoidPtrToObjPtr */
    if (NvM_QueueJob(BlockId, NVM_INT_FID_WRITE_BLOCK, (NvM_RamAddressType)NvM_SrcPtr)) /* SBSW_NvM_FuncCall_PtrParam_QueueJob */
    {
       if(NvM_SrcPtr == NULL_PTR)
    {
       NvM_EnterCriticalSection();
       NvM_RamMngmt_ptloc->NvRamAttributes_u8 |= (NVM_STATE_VALID_SET | NVM_STATE_CHANGED_SET); /* SBSW_NvM_AccessBlockManagementArea */
       NvM_ExitCriticalSection();
    }
    returnValue = E_OK;
  }
}


return returnValue;
}

 

NvM_QueueJob会判断队列是否已经Full，如果Full则Job被丢弃，如果没有Full，则Job入队列：

 

FUNC(boolean, NVM_PRIVATE_CODE) NvM_QueueJob(NvM_BlockIdType BlockId,
NvM_InternalServiceIdType ServiceId,
NvM_RamAddressType RamAddress
)
{
  boolean retVal = FALSE;
  boolean queueFull;
  boolean blockAlreadyPending;
  /* get block management area */
  const NvM_RamMngmtPtrType ramMngmtPtr =
  ((BlockId & NVM_DCM_BLOCK_OFFSET) != 0u) ? (&NvM_DcmBlockMngmt_t) : (&NvM_BlockMngmtArea_at[BlockId]);
  #if(NVM_JOB_PRIORISATION == STD_ON)
  const uint8 priority = (uint8)NvM_BlockDescriptorTable_at[NVM_BLOCK_FROM_DCM_ID(BlockId)].BlockPrio_u8;
  /* NvM_HighPrioQueue is only the right queue if block has an immediate priority, current job is a
  write-job and requested block is not a DCM-Block. Otherwise NvM_NormalPrioQueue is right queue. */
  P2VAR(NvM_JobQueueType, AUTOMATIC, NVM_PRIVATE_DATA) usedQueue =
  ((priority == 0u) && (ServiceId == NVM_INT_FID_WRITE_BLOCK) && ((BlockId & NVM_DCM_BLOCK_OFFSET) == 0u)) ?
  (&NvM_HighPrioQueue) : (&NvM_NormalPrioQueue);
  #else
  P2VAR(NvM_JobQueueType, AUTOMATIC, NVM_PRIVATE_DATA) usedQueue = &NvM_NormalPrioQueue;
  #endif
  /* #200 critical section (Reason: During accessing the job queue, it shall not be possible to access it from another task) */
  NvM_EnterCriticalSection();
  /* check queue fill status before queuing the block! */
  queueFull = (usedQueue->EmptyList == NVM_LIST_END);
  blockAlreadyPending = (ramMngmtPtr->NvRamErrorStatus_u8 == NVM_REQ_PENDING);
  /* #210 queue is not full and the requested block isn't already pending */
  if((queueFull == FALSE) && (blockAlreadyPending == FALSE))
  {
    /* #211 find next free element in queue */
    const NvM_QueueEntryRefType elem = NvM_QueuePop(&usedQueue->EmptyList); /* SBSW_NvM_FuncCall_PtrParam_Queue */
    CONSTP2VAR(NvM_QueueEntryType, AUTOMATIC, NVM_PRIVATE_DATA) elemPtr = &NvM_JobQueue_at[elem];
    /* #212 setup and queue NvM job */
    elemPtr->BlockId   = BlockId; /* SBSW_NvM_AccessJobQueue */
    elemPtr->RamAddr_t = RamAddress; /* SBSW_NvM_AccessJobQueue */
    elemPtr->ServiceId = ServiceId; /* SBSW_NvM_AccessJobQueue */
    #if(NVM_JOB_PRIORISATION == STD_ON)
    elemPtr->JobPrio = priority; /* SBSW_NvM_AccessJobQueue */
    #endif
    NvM_QueuePush(&usedQueue->SrvList, elem); /* SBSW_NvM_FuncCall_PtrParam_Queue */
    /* #213 set the block status to NVM_REQ_PENDING */
    ramMngmtPtr->NvRamErrorStatus_u8 = NVM_REQ_PENDING; /* SBSW_NvM_AccessBlockManagementArea */
    /* block queued and pending, return successfully */
    retVal = TRUE;
    }
  return retVal;
}

 

综上所述，SWC读写NvM接口的时候，其实读写的是一个Ram Block的全局变量。调用写NvM的接口时会触发NonvolatileMemoryBlock的NonVolatileMemoryBlockTriggerRunnable被Os调用，NonVolatileMemoryBlockTriggerRunnable根据Block的写Flag调用NvM_WriteBlock，NvM_WriteBlock中调用NvM_QueueJob，NvM_QueueJob根据队列是否Full来将Job入队列。

也就是说，如果有SWC一直在频繁的调用写NvM的接口，就会导致NvM的队列Full，导致其他的SWC的写NvM Block的请求被丢弃，最终对外表现是NvM存不进去。

Ps: 本人就遇到过队列大小配的太小，导致SWC的NvM写请求被丢弃的问题。。。

4. 问题回答

问题1：通过RTE接口连续读写NVM Block会影响其他Block的读写吗？

答：会。如果SWC连续写NvM Block，且NvM模块的队列大小配置太小，就会导致NvM模块的队列Full后SWC的写请求被丢弃。

问题2：没有配置NVM Rom Block的default value且没有写过NVM Block，通过RTE接口去读NVM Block读到的是什么值？

答：要看有没有配置NvM Ram Block的Init Value。如果配置NvM Ram Block的Init Value，那么读到的就是NvM Ram Block的Init Value，如果没有配置，读到的就是0。

问题3：Fee模块中的Block的长度更改会是的NVM Block在Flash中重排吗？中间插入NVM Block了？

答：还没研究透彻，请关注本公众号的后续文章。

5. 总结

搞清楚了NVM的基本概念后，配置都比较容易。难的是出现问题后怎么查问题，因为NvM和Fee/EA，Fls/EEProm模块的实现还是很复杂的，常见的问题如下：

nSWC开发者抱怨NvM数据存不进去

nSWC开发者抱怨NvM数据在ECU复位变成了默认值

nSWC开发者抱怨NvM数据在ECU复位后改成了异常值

如果，存储协议栈配置本身没有问题，常见的原因如下：

nNvM队列配置太小，以及SWC在频繁的请求写NvM

nSWC在下电前把自己的Block写成了默认值，这个时候，我们可以通过修改NvM Block的Default Value为另一个值来证明不是NvM本身的问题，是SWC自己写了个Default value。

n用来接收NvM读数据的SWC的全局变量复位后并不是直接从NvM读取数据，而是从Back Ram（复位后内容不清除）中读取数据，Back Ram异常后导致接收NvM数据的全局变量内容错乱。

如果不是以上的问题，那就可能是NvM本身或者ECU系统出问题了，这就需要深入分析NvM源码加调试了。





审核编辑：刘清

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