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news 2025/4/26 16:43:00

AUTOSAR 默认错误追踪器(Default Error Tracer)详细分析

基于AUTOSAR 4.4.0规范的深入解析

1. 概述

1.1 DET模块的作用

默认错误追踪器(Default Error Tracer, DET)是AUTOSAR基础软件栈中的关键模块，主要负责接收、处理和报告系统中各个模块产生的开发错误、运行时错误和瞬时故障。DET模块为所有AUTOSAR软件模块提供了统一的错误报告机制，使开发人员能够在开发阶段和运行阶段追踪和定位系统中的问题。

DET通过标准化的API接口实现了错误信息的集中管理，支持以下关键功能：

接收并评估来自软件组件和BSW模块的错误消息
提供统一的错误报告API，简化错误处理流程
支持在开发阶段和运行时阶段的错误追踪
通过可配置的回调函数实现灵活的错误处理扩展
支持与DLT(诊断日志和追踪)模块的集成

1.2 DET模块的定位

在AUTOSAR基础软件架构中，DET模块属于服务层，但其功能被整个软件栈的所有层次使用，包括：

应用层(SWC)：应用组件可以报告应用级错误
运行时环境(RTE)：可以报告RTE内部错误
基础软件层(BSW)：所有基础软件模块都使用DET报告开发错误
微控制器抽象层(MCAL)：硬件相关模块使用DET报告驱动级错误

DET模块特别强调了错误报告的通用性，通过统一API使错误追踪与具体模块实现细节解耦，简化了系统调试和问题定位的复杂度。

2. 架构设计

2.1 模块架构

DET模块的整体架构设计体现了AUTOSAR的分层思想和模块化原则，下图展示了DET的主要组件及其与其他模块的关系：

在这里插入图片描述

2.1.1 核心组件

DET模块内部由以下几个核心组件组成：

错误处理核心：负责接收和处理各类型的错误报告，是DET的中央处理单元
错误回调处理：管理和调用配置的回调函数，实现可扩展的错误处理机制
错误存储：根据配置存储错误信息，支持错误历史查询
错误通知：负责将错误通知到其他模块(如DLT)或外部工具

2.1.2 外部接口

DET模块提供了六个主要的API接口：

Det_Init：初始化DET模块
Det_Start：启动DET模块(可选)
Det_ReportError：报告开发错误
Det_ReportRuntimeError：报告运行时错误
Det_ReportTransientFault：报告瞬时故障
Det_GetVersionInfo：获取模块版本信息

2.1.3 外部依赖

DET模块主要与以下外部组件交互：

ECU管理模块(ECU Manager)：负责调用DET的初始化和启动函数
诊断日志与追踪(DLT)：接收DET转发的错误信息，用于高级诊断
错误回调函数：由集成商实现，用于自定义错误处理逻辑
调试工具：通过DET接口获取错误信息，辅助调试

2.2 接口设计

DET模块的接口设计遵循AUTOSAR的标准化原则，所有接口都有明确定义的参数和返回值。这些接口设计考虑了以下几个关键因素：

通用性：接口适用于所有模块类型，包括应用模块和基础软件模块
可配置性：通过配置可以启用或禁用错误报告和回调功能
轻量级：接口实现简单，运行开销小
可扩展性：支持通过回调机制扩展错误处理功能

接口参数的设计也很有特点，如：

ModuleId：报告错误的模块ID，用于标识错误来源
InstanceId：模块实例ID，用于区分同一模块的不同实例
ApiId：API函数ID，指明错误发生在哪个API函数中
ErrorId：错误类型ID，指明具体的错误类型

3. 状态与行为

3.1 状态转换

DET模块在运行过程中具有不同的状态，这些状态决定了模块如何处理接收到的错误报告请求。下图展示了DET模块的状态机：

在这里插入图片描述

3.1.1 主要状态

DET模块具有两个主要状态：

未初始化状态：
- 在调用Det_Init()之前，DET处于此状态
- 此状态下，所有错误报告API都会立即返回，不执行任何操作
- 不调用任何回调函数，不执行任何错误处理逻辑
- 确保在模块初始化前的错误报告不会导致系统崩溃
已初始化状态：
- 调用Det_Init()后进入此状态
- 可以正常处理错误报告请求
- 根据配置调用对应的回调函数
- 可选地与DLT模块交互，转发错误信息

3.1.2 子状态

在已初始化状态下，DET模块还有一些子状态：

等待错误报告：DET正常运行，等待错误报告请求
处理错误报告：DET正在处理接收到的错误报告
- 开发错误报告：处理Det_ReportError调用
- 运行时错误报告：处理Det_ReportRuntimeError调用
- 瞬时故障报告：处理Det_ReportTransientFault调用

3.1.3 回调执行状态

DET在处理错误报告时，如果配置了回调函数，会进入以下回调执行状态之一：

执行开发错误回调：调用为开发错误配置的回调函数
执行运行时错误回调：调用为运行时错误配置的回调函数
执行瞬时故障回调：调用为瞬时故障配置的回调函数

3.2 错误报告流程

DET模块的核心功能是处理错误报告，下图展示了错误报告的序列流程：

在这里插入图片描述

3.2.1 初始化流程

初始化流程相对简单：

ECU管理模块调用Det_Init()初始化DET模块
DET模块完成内部数据结构的初始化
可选地，ECU管理模块调用Det_Start()启动DET模块的额外功能

3.2.2 开发错误报告流程

当BSW或应用模块检测到开发错误时：

模块调用Det_ReportError(ModuleId, InstanceId, ApiId, ErrorId)
DET检查自身是否已初始化
如果未初始化，则立即返回
如果已初始化，检查是否配置了开发错误回调函数
如果配置了回调函数，则调用所有配置的回调函数
如果配置了DLT功能，则向DLT模块转发错误信息
返回E_OK给调用者

3.2.3 运行时错误和瞬时故障报告流程

运行时错误和瞬时故障的报告流程与开发错误类似，主要区别在于：

使用不同的API函数：Det_ReportRuntimeError或Det_ReportTransientFault
调用的回调函数不同：运行时错误回调或瞬时故障回调
回调函数的返回值可能会被传递给调用者，而不总是返回E_OK

4. API与数据结构

4.1 API概览

DET模块提供了一组清晰定义的API，下图展示了DET的API和数据结构：

在这里插入图片描述

4.1.1 初始化和启动API

Det_Init
- 函数原型：void Det_Init(const Det_ConfigType* ConfigPtr)
- 功能：初始化DET模块
- 参数：指向配置数据的指针
- 返回值：无
- 重入性：非重入
Det_Start
- 函数原型：void Det_Start(void)
- 功能：启动DET模块(可选功能)
- 参数：无
- 返回值：无
- 重入性：非重入

4.1.2 错误报告API

Det_ReportError
- 函数原型：Std_ReturnType Det_ReportError(uint16 ModuleId, uint8 InstanceId, uint8 ApiId, uint8 ErrorId)
- 功能：报告开发错误
- 参数：
  - ModuleId：模块ID
  - InstanceId：模块实例ID
  - ApiId：API函数ID
  - ErrorId：错误类型ID
- 返回值：Std_ReturnType(通常为E_OK)
- 重入性：可重入
Det_ReportRuntimeError
- 函数原型：Std_ReturnType Det_ReportRuntimeError(uint16 ModuleId, uint8 InstanceId, uint8 ApiId, uint8 ErrorId)
- 功能：报告运行时错误
- 参数：同Det_ReportError
- 返回值：如果配置了回调，则返回回调的返回值；否则返回E_OK
- 重入性：可重入
Det_ReportTransientFault
- 函数原型：Std_ReturnType Det_ReportTransientFault(uint16 ModuleId, uint8 InstanceId, uint8 ApiId, uint8 FaultId)
- 功能：报告瞬时故障
- 参数：同Det_ReportError，但最后一个参数为FaultId
- 返回值：如果配置了回调，则返回回调的返回值；否则返回E_OK
- 重入性：可重入

4.1.3 版本信息API

Det_GetVersionInfo
- 函数原型：void Det_GetVersionInfo(Std_VersionInfoType* versioninfo)
- 功能：获取DET模块的版本信息
- 参数：指向版本信息结构的指针
- 返回值：无
- 重入性：可重入

4.2 数据类型定义

DET模块使用以下几个关键数据类型：

Det_ConfigType：
- 用途：DET模块的配置数据结构
- 内容：实现特定，由集成商定义
Std_ReturnType：
- 用途：标准返回类型
- 值：
  - E_OK (0x00)：成功
  - E_NOT_OK (0x01)：错误
Std_VersionInfoType：
- 用途：版本信息结构
- 成员：
  - uint16 vendorID：供应商ID
  - uint16 moduleID：模块ID
  - uint8 sw_major_version：软件主版本号
  - uint8 sw_minor_version：软件次版本号
  - uint8 sw_patch_version：软件补丁版本号
Det_DevelopmentErrorType：
- 用途：DET自身的开发错误类型
- 值：
  - DET_E_PARAM_POINTER (0x01)：空指针错误

5. 配置与扩展

5.1 模块配置

DET模块的配置主要通过以下机制实现：

5.1.1 预编译配置

通过预处理器宏和头文件配置，主要包括：

DET_DEV_ERROR_DETECT：是否启用开发错误检测
DET_FORWARD_TO_DLT：是否将错误转发到DLT模块
DET_USE_RAMLOG：是否使用RAM日志功能
DET_DEINIT_API：是否启用去初始化API
DET_VERSION_INFO_API：是否启用版本信息API

5.1.2 链接时配置

通过链接不同的实现文件实现配置，主要包括：

选择不同的错误处理策略实现文件
选择不同的错误存储实现文件
选择是否包含与DLT集成的代码

5.1.3 后编译配置

通过配置工具生成的配置结构传递给Det_Init函数：

DetErrorHook：开发错误回调函数数组
DetReportRuntimeErrorCallout：运行时错误回调函数数组
DetReportTransientFaultCallout：瞬时故障回调函数数组
其他实现特定的配置参数

5.2 回调机制

DET模块的一个重要特性是可配置的回调机制，允许集成商扩展错误处理功能：

5.2.1 回调函数类型

DET支持三种类型的回调函数：

DetErrorHook：
- 函数原型：Std_ReturnType DetErrorHook(uint16 ModuleId, uint8 InstanceId, uint8 ApiId, uint8 ErrorId)
- 用途：处理开发错误
DetReportRuntimeErrorCallout：
- 函数原型：Std_ReturnType DetReportRuntimeErrorCallout(uint16 ModuleId, uint8 InstanceId, uint8 ApiId, uint8 ErrorId)
- 用途：处理运行时错误
DetReportTransientFaultCallout：
- 函数原型：Std_ReturnType DetReportTransientFaultCallout(uint16 ModuleId, uint8 InstanceId, uint8 ApiId, uint8 FaultId)
- 用途：处理瞬时故障