快速理解Autosar中SchM的功能以及工作实现原理

AUTOSAR Schedule Manager (SchM) 是一个在 AUTOSAR 经典平台 (CP) 中用于管理和协调 ECU 资源访问的模块，尤其是任务、时间片的调度和同步，SchM 主要通过在任务和功能模块间实现互斥保护、同步机制 和调度窗口管理来提升系统的安全性和效率。它在访问共享资源或需要同步的功能模块间提供了保护功能，以防止多任务环境中出现资源竞争的问题。

SchM 的主要功能

1. 任务和资源保护：确保不同任务或模块在访问共享资源时避免冲突，提供类似互斥锁的保护机制。
2. 时间片调度：管理和安排任务的执行顺序，通过时间片来控制任务的启动和结束。
3. 调度窗口控制：确保在特定的调度窗口中调用和释放资源，确保系统的实时性和响应性。

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示例：在 ECU 中的 SchM 使用示例

假设我们在汽车中开发一个简化的 ECU 模块，用于控制前大灯和风扇。SchM 会保护和管理对这些共享资源的访问，确保它们不会被同时访问或导致冲突。这个示例展示了 SchM、RTE 和 BSW 层之间的关系：

1. 应用层 (App)：包含控制前大灯和风扇的逻辑。
2. RTE：为 App 提供对 BSW 层（包含 SchM）的访问接口。
3. BSW (包含 SchM)：在底层管理前大灯和风扇控制的执行，包括调度和资源保护。

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实现代码

1. SchM 配置和接口文件

// SchM_LightFan.h
#ifndef SCHM_LIGHTFAN_H
#define SCHM_LIGHTFAN_H

// 定义进入和退出临界区的宏
#define SchM_Enter_LightFan()   SchM_Lock()
#define SchM_Exit_LightFan()    SchM_Unlock()

void SchM_Lock();
void SchM_Unlock();

#endif

// SchM_LightFan.c
#include "SchM_LightFan.h"
#include <stdio.h>

static int lock = 0;

void SchM_Lock() {
    if (!lock) {
        lock = 1;
        printf("SchM: Lock acquired\n");
    }
}

void SchM_Unlock() {
    if (lock) {
        lock = 0;
        printf("SchM: Lock released\n");
    }
}

2. 基础软件层 (BSW) - 控制前大灯和风扇的资源访问

// BSW_LightFanControl.h
#ifndef BSW_LIGHTFANCONTROL_H
#define BSW_LIGHTFANCONTROL_H

void BSW_LightControl(int state);
void BSW_FanControl(int state);

#endif

// BSW_LightFanControl.c
#include "BSW_LightFanControl.h"
#include <stdio.h>

void BSW_LightControl(int state) {
    if (state) {
        printf("BSW: Headlight is ON\n");
    } else {
        printf("BSW: Headlight is OFF\n");
    }
}

void BSW_FanControl(int state) {
    if (state) {
        printf("BSW: Fan is ON\n");
    } else {
        printf("BSW: Fan is OFF\n");
    }
}

3. RTE 接口层

RTE 负责为应用层提供访问 BSW 层的接口，并调用 SchM 以确保资源保护。

// RTE_LightFan.h
#ifndef RTE_LIGHTFAN_H
#define RTE_LIGHTFAN_H

void RTE_ToggleLight(int state);
void RTE_ToggleFan(int state);

#endif

// RTE_LightFan.c
#include "RTE_LightFan.h"
#include "SchM_LightFan.h"
#include "BSW_LightFanControl.h"

void RTE_ToggleLight(int state) {
    SchM_Enter_LightFan(); // 进入临界区
    BSW_LightControl(state);
    SchM_Exit_LightFan();  // 退出临界区
}

void RTE_ToggleFan(int state) {
    SchM_Enter_LightFan(); // 进入临界区
    BSW_FanControl(state);
    SchM_Exit_LightFan();  // 退出临界区
}

4. 应用层（App） - 使用前大灯和风扇控制功能

应用层通过 RTE 接口控制前大灯和风扇的开关。

// App_LightFanControl.h
#ifndef APP_LIGHTFANCONTROL_H
#define APP_LIGHTFANCONTROL_H

void App_LightFanControl();

#endif

// App_LightFanControl.c
#include "App_LightFanControl.h"
#include "RTE_LightFan.h"

void App_LightFanControl() {
    // 启动前大灯
    RTE_ToggleLight(1);
    // 停止前大灯
    RTE_ToggleLight(0);
    // 启动风扇
    RTE_ToggleFan(1);
    // 停止风扇
    RTE_ToggleFan(0);
}

5. 主函数

主函数调用应用层的控制函数来执行任务。

// main.c
#include "App_LightFanControl.h"

int main() {
    App_LightFanControl();
    return 0;
}

示例解释

• SchM (BSW)：提供了 SchM_Enter_LightFan() 和 SchM_Exit_LightFan() 用于进入和退出临界区，保护共享资源（前大灯和风扇）的访问，防止 App 层在调用这些资源时出现竞争条件。
• RTE：将 SchM 和 BSW 层接口封装为应用层的接口，确保应用层直接通过 RTE 调用前大灯和风扇的控制逻辑。
• App 层：通过 RTE_ToggleLight() 和 RTE_ToggleFan() 调用接口，并通过 SchM 在每次调用前后实现了互斥锁的机制。

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输出示例

运行该程序时，假设 SchM 和 BSW 控制了调度和资源保护，可以看到以下输出：

SchM: Lock acquired
BSW: Headlight is ON
SchM: Lock released
SchM: Lock acquired
BSW: Headlight is OFF
SchM: Lock released
SchM: Lock acquired
BSW: Fan is ON
SchM: Lock released
SchM: Lock acquired
BSW: Fan is OFF
SchM: Lock released

此输出展示了 SchM 模块的锁定和释放过程，确保前大灯和风扇在同一时间不会被其他模块同时控制，避免资源冲突。

原文地址：https://blog.csdn.net/gzjimzhou/article/details/143024347

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