【原】学习笔记——NVM数据处理机制

上图同时展示了整个 NvM Stack 的构成。

如上图所示，AUTOSAR规定，App只能通过NvM（NVRAM Manager）来访问NV Memory（比如FLASH）。

01

支持的同步机制（Synchronization Mechanism）

根据App对NvM Block'’s RAM的访问方式，数据同步机制可以分为两种：

隐式同步（Implicit synchronization）

显示同步（Explicit synchronization）

1.1 Implicit synchronization

AUTOSAR规范：在隐式同步机制下，一个NvM Block的 RAM 被映射到一个固定的 SWC，不建议共享RAM。每当SW-C使用RAM block（temporary/permanent）访问NVRAM时，都必须确保RAM块的数据一致性，直到NvM完成正在进行的操作为止。

说人话：

在隐式同步机制下，RAM block 和 SWC 之间是一一对应的关系，其他SWC不能访问该RAM。SWC要保持数据的一致性是说，从SWC调用NvM接口到NvM内部操作完成前，SWC不能再改变该RAM中的值。但是该RAM可以被read。

补充（个人理解）：

temporary RAM：一般指局部变量；

permanent RAM：一般指全局变量。

使用隐式同步机制时分参考步骤：

1.2 Explicit synchronization

AUTOSAR 规范：在显式同步中，NvM会定义一个RAM mirror，用于与App的RAM block交换数据。App将数据写入RAM block，然后调用NvM Write API（NvM_WriteBlock / NvM_WritePRAMBlock）。NvM 调用API(NvMWriteRamBlockToNvM)将数据从 RAM Block 拷贝到RAM Mirror，进而写入 NV Block。

显示同步的优点：

1、App可以更好地管理自己的RAM block。在App调用NvM_WriteBlock / NvM_WritePRAMBlock 到NvM 调用NvMWriteRamBlockToNvM（）这段期间，App仍然可以修改RAM block中的数据。

2、几个SWC可以共享一个NvM Block；

显示同步的缺点：

浪费内存：除了RAM block，又多了一个RAM Mirror（additional RAM），且RMA Mirror需要和使用显示同步机制的最大的NvM Block 具有相同的大小；

多了一步RAM间的拷贝操作：即多了RAM block 和 RAM mirror之间的拷贝操作；

02

其他机制

2.1 CRC 机制

NvM模块内部使用CRC生成例程（8/16/32bit）来对 NvM Block 进行相关的检查。当然是否使用CRC是可以配置的。NvM模块内的配置选项为 NvMBlockUseCRCCompMechanism，启用后，如果将要写入的数据（即RAM中的数据）没有改变，则NvM写入请求会被跳过。基于此，使用CRC的风险在于：如果RAM中的数据内容改变了，但是改变前后计算得出的CRC一致，就会导致数据无法正常写入。因此，此选项应仅用于可以容忍此风险的 NvM Block 。

2.2 错误恢复

2.2.1 对于 Read 操作的错误恢复机制

1. 隐式错误恢复：

NvM 模块对于 Native 和 Redundant 类型的NvM Block 的 Read 操作提供隐式的错误恢复机制，即如果配置了 NvMRomBlockDataAddress 或者NvMInitBlockCallback，则加载对应的默认数据。

2. 显示错误恢复：

对于任何管理类型（NATIVE，Redundant，dataset）的NvM Block，如果其配置了ROM数据，都可以使用显示数据恢复机制来恢复数据，方法是调用 NvM_RestoreBlockDefaults（）这个API。当然，对于 Dataset类型的NvM block，在调用API之前必须设置相应的Index（指向ROM Block）。

3. 其他

NvM 模块对于Redundant 类型的NvM Block 的 Read 操作还提供一种错误恢复机制，即将默认数据加载到RAM中。

2.2.2 对于 Write 操作的错误恢复机制

即重新重写写操作，不区分NvM Block的管理类型。

2.3 写验证

写验证即为，将RAM block中的数据写入NV block后，立刻将其回读并与RAM Block的原数据内容做比较，如果比较结果不一致：则再次执行写操作，如果启用DET，则同时回向DEM模块报告错误 NVM_E_VERIFY_FAILED；

如果回读比较失败，则不会再次执行读操作。

2.4 NvMSetRamBlockStatusApi

2.4.1 During startup phase (NvM_ReadAll)

对于某些NVRAM块，可能需要保留相应RAM块的数据内容，以免其在NvM_ReadAll() 期间被覆盖，尤其是在NV块中的数据早于RAM块中的数据的场景下（例如当RAM中的数据尚未写入NV block时发生了热复位）。在这种情况下，必须将RAM block分配在复位安全（non-initialized）的RAM区域中，并且必须将配置参数CalcRamBlockCrc==TRUE 和 NvMSetRamBlockStatusApi==TRUE。（·CalcRamBlockCrc==TRUE，意味着相应的NV块也具有/具有 CRC配置）

每当RAM中的数据发生变化时都需要调用NvM_SetRamBlockStatus（blockID，TRUE），NvM 模块会重新计算RAM中的CRC并将其存储在一个内部变量（该变量存储在 reset-fase 区域）。当然前提 NVRAM Block 配置了PIM或启用显示同步机制。

在ReadAll（）期间，会重新计算RAM的CRC，如果计算得出的CRC和之前存储的CRC一致，则RAM block的内容不会改变。如果不一致，则会将NV Block中的值读到RAM中（即RAM会重写），如果读失败，则会将使用默认数据恢复RAM（即将ROM中的值读到RAM中或者调用InitBlock ）

2.4.2 During shutdown phase (NvM_WriteAll)

如果 NvMSetRamBlockStatusApi == FALSE，则 NvM_WriteAll() 会将所有 NVRAM Block 的RAM的内容拷贝到 NV Block中。当然前提是的这些 NVRAM Block 的要求配置：NvMSelectBlockForWriteAll ==TRUE 并且 配置了NvMRamBlockDataAddress 或者使用显示同步机制。

当然，为了提高 NvM_WriteAll() 的速度，我们可以将那些只有 RAM Block的内容发生变化的 NVRAM Block写到 NV Memory中，这就需要配置 NvMSetRamBlockStatusApi==TRUE。这种场景下，每当 RAM中的内容发生变化时，用户就需要调用 NvM_SetRamBlockStatus（BlockID， TRUE），从而告诉 NvM 模块在 NvM_WriteAll（）时要处理该 NVRAM Block。

2.5 Resistant to changed software

NvM 模块的 start-up（即NvM_ReadAll() 的处理过程）行为受2个配置参数 NvMDynamicConfiguration 和 NvMResistantToChang 的影响。

在ECU项目中，如果如何处理NVRAM block的配置变更并不重要，则必须配置参数 NvMDynamicConfiguration==FALSE。对于每个NVRAM Block 的配置参数NvMCalcRamBlockCrc：

NvMCalcRamBlockCrc == FALSE，直接检查NV block 的有效性（validty）。如果检测结果为：

NV Block有效，则将NV block中的数据加载到 其对应的RAM Block。

NV Block无效，则将默认数据加载到RAM中（默认数据通过参数NvMRomBlockDataAddress或参数NvMInitBlockCallback进行配置）。

NvMCalcRamBlockCrc == TRUE ，NvM首先检查其 RAM block 的有效性（validty）。如果检测结果为：

RAM block内容有效，不再检查NV block 的有效性，也不再从NV Block加载数据。

RAM block内容无效，则继续检查NV block 的有效性。如果：

NV Block无效，则将默认数据加载到RAM中（默认数据通过参数NvMRomBlockDataAddress或参数NvMInitBlockCallback进行配置）。

NV Block有效，则将NV block中的数据加载到 其对应的RAM Block。

如果更改了NVRAM block 的配置，而已经存储在NV memory（比如FLASH）中的 NV block 仍与旧配置相对应，则在NvM_ReadAll（）过程中可能会出现严重问题。例如，当添加新的NVRAM块时，许多其他块的标识符可能会隐式更改，这可能导致从NV存储器读取错误的数据。

在这种情况下，可以配置NvM模块，使其不使用NV memory 中的数据初始化RAM block。即配置参数 NvMDynamicConfiguration == TRUE。这时候集成商要修改配置参数NvmCompiledConfigID 从而告诉 NvM模块 NVRAM配置已经更改。NvM模块使用单独的NVRAM block 将 NvmCompiledConfigID 的值存储在NV memory中。每次执行启动过程（NvM_ReadAll）时，NvM模块都会将存储在NV memory中的值与配置参数NvmCompiledConfigID的值进行比较。如果两个值不相同，则NV memory 中的值将在下一个shutdown过程（NvM_WriteAll）中被新的配置值所覆盖。

在这种情况下，NvM 在 NvM_ReadAll（）过程中会根据配置参数 NvMResistantToChangedSw 来决定如何初始化 NVRAM Blocks：

NvMResistantToChangedSw == FALSE：不管 RAM Block是否有效，都将忽略NV Block中的值，使用默认数据（ROM或InitBlockCallback）加载RAM Block，则必须配置 ；

NvMResistantToChangedSw == TRUE：必须将 NV Block中的数据加载到RAM中，即便是在配置变更的情况下。如此，NvM模块会像没有发生配置变更一样处理 NvM_ReadAll（）。

因此，一旦将某个 NVRAM Block 配置为  NvMResistantToChangedSw == TRUE，则集成商必须确保在ECU的整个生命周期内不得更改以下配置参数，否则可能将无法成功地从NV memory 中恢复数据：

•  NvMResistantToChangedSw (must not be changed from TRUE to FALSE)

•  ShortName

•  NvMBlockUseCrc

•  NvmBlockCrcType (if NvMBlockUseCrc is set to TRUE)

•  NvMStaticBlockIDCheck

•  NvmNvramDeviceId

•  NvmBlockManagementType

•  NvmNvBlockLength

•  NvmNvBlockBaseNumber

注意：根据所使用的NvM，Fee和Ea模块的具体实现，可能会施加其他约束。请参考相应的用户手册。

03

总结

总结一下：

NvMNvM_ReadAll（）的过程如下：

首先检查NvmCompiledConfigID，看从NV Block中读出的ID和现在配置的ID（RAM中）是否一致：

1、一致，认为没有发生配置变更，正常加载所有NVRAM Block。

2、不一致，认为发生了配置变更，首先检查配置参数 NvMDynamicConfiguration：

2.1、NvMDynamicConfiguration == FALSE，配置已变更，不会读取NV Block中的值到RAM，使用默认数据（ROM或InitBlockCallback）加载RAM Block（具体过程待定，要结合NvM模块的具体实现）；

2.2、NvMDynamicConfiguration==TRUE，对于每一个 NVRAM Block，查看参数 NvMResistantToChangedSw：

2.2.1、NvMResistantToChangedSw == FALSE，不管 RAM Block是否有效，都将忽略NV Block中的值，使用默认数据（ROM或InitBlockCallback）加载RAM Block；

2.2.2NvMResistantToChangedSw == TRUE，将 NV Block中的数据加载到RAM中，NvM模块会像没有发生配置变更一样处理 NvM_ReadAll()。

————————————————

版权声明：本文为CSDN博主「慕容静羽」的原创文章，遵循CC 4.0 BY-SA版权协议，转载请附上原文出处链接及本声明，已获作者转载许可。