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AUTOSAR ETH模块（3）——接口功能分析

news 来源：原创 2025/6/8 19:16:06

        本文将按照我的理解，对以太网的数据发送流程进梳理，以求更容易理解整个模块、

        先附上规范链接，建议组合学习：

https://www.autosar.org/fileadmin/standards/R18-10_R4.4.0_R1.5.0/CP/AUTOSAR_SWS_EthernetDriver.pdf

        在研究接口的作用和类型之前，了解 ETH 的通信流程可以帮助我们理解接口的功能及其实现的操作。本章着重介绍与数据发送功能息息相关的接口。

目录

数据发送流程

接口分析

Eth_Init

函数原型

规范说明

Eth_SetControllerMode

函数原型

规范说明

Eth_GetControllerMode

函数原型

规范说明

Eth_GetPhysAddr

函数原型

规范说明

Eth_SetPhysAddr

函数原型

规范说明

Eth_UpdatePhysAddrFilter

函数原型

规范说明

Eth_WriteMii

函数原型

规范说明

Eth_ReadMii

函数原型

规范说明

Eth_ProvideTxBuffer

函数原型

规范说明

Eth_Transmit

函数原型

规范说明

Eth_Receive

函数原型

规范说明

Eth_TxConfirmation

函数原型

规范说明

数据发送流程

      简单来讲，首先在完成 ETH 模块初始化完成之后，将 以太网控制器 和 PHY芯片 的模式设置为发送状态，然后将要发送的数据填入缓冲区，然后发送出去，最后调用回调函数来通知数据是否发送成功。 

接口分析

Eth_Init

函数原型

void Eth_Init( 
    const Eth_ConfigType* CfgPtr 
)
参数类型参数名称方向说明
const Eth_ConfigType*CfgPtr输入指向包含所有初始化内容的结构体指针

返回值：无

        顾名思义，该接口函数实现的功能就是以太网的初始化。

        Eth_ConfigType是一个结构体，存储着需要初始化的内容。由于包含指向例如 控制器索引、PHY相关配置 等的指针，因此后续所有函数只有再调用该接口函数之后才能正常使用。所以该接口的入参为一个不可修改的结构体指针，并通过指针所指向的数据来实现以太网的初始化。

规范说明

        上图为该接口的相关规范，以及对应翻译。大概主要意思是 介绍该接口对以太网控制器的操作、程序运行出现问题时产生的错误类型 和 该接口必须在初始化时执行 三点。

        先说对控制器的操作，翻译过来的内容如下几点：

        1. 禁用所有控制器

        2. 清除等待的以太网中断

        3. 配置所有控制器参数(如中断、帧长、过滤器等)

        4. 配置所有发送/接收资源(例如缓冲区初始化)

        5. 删除所有待处理的发送和接收请求

        总结来说，就是清除所有待执行的任务和缓冲区，然后配置参数并关闭控制器。

        下表是常见的开发错误，当我们开启 开发错误检测（Det）功能后，如果程序执行出现问题，一般会抛出以下几种错误，出现这些错误的原因也就这几种，后面再出现类似内容的话就不多赘述了。

错误类型

错误码

Value

Invalid controller index

（无效的控制器索引）

ETH_E_INV_CTRL_IDX

0x01

Eth module or controller was not initialized

（模块或控制器未初始化）

ETH_E_UNINIT

0x02

Invalid pointer in

parameter list

（参数列表中的指针无效）

ETH_E_PARAM_POINTER

0x03

Invalid parameter

（无效的参数）

ETH_E_INV_PARAM

0x04

Invalid mode

（无效的模式）

ETH_E_INV_MODE

0x05

Eth_SetControllerMode

函数原型

Std_ReturnType Eth_SetControllerMode( 
    uint8 CtrlIdx, 
    Eth_ModeType CtrlMode 
)
参数类型参数名称方向说明
uint8CtrlIdx输入控制器索引
Eth_ModeTypeCtrlMode输入

枚举类型，代表控制器的模式：ETH_MODE_DOWN        0x00        禁用控制器

ETH_MODE_ACTIVE       0x01        启用控制器

返回值：Std_ReturnType（enum）

E_OK:                  模式设置成功

E_NOT_OK:        控制器模式修改失败

        该接口实现对控制器模式的切换。根据 CtrlIdx 确定要操作的控制器，CtrlMode 为要设置的模式，根据这些参数来对控制器进行操作。返回值为枚举类型，当模式设置成功时返回 E_OK ，反之则为 E_NOT_OK 。

        对于有返回值的函数，我们可以通过判断返回值来确定函数是否执行成功。

        初始化完成之后，需要开启控制器才能进行数据的发送和接收；在某些场合下需要禁用以太网功能时，使用这个接口同样可以关闭控制器，以实现停止接收和发送以太网帧。 

规范说明

        这段的意思是开启或关闭控制器时，所进行的一系列操作。

        当CtrlMode为 ETH_MODE_DOWN 时，禁用以太网控制器并重置所有发送和接收缓冲区；

        当CtrlMode为 ETH_MODE_ACTIVE 时，则启用控制器和所有发送和接收缓冲区。

        在上个接口也有提到开发错误检测功能，并附上相关返回值的内容，考虑到篇幅问题就不叙述了，自行分辨即可。从该接口开始，所有接口都需要先进行控制器初始化（Eth_Init）然后才能执行并生效。

Eth_GetControllerMode

函数原型

Std_ReturnType Eth_GetControllerMode( 
    uint8 CtrlIdx, 
    Eth_ModeType* CtrlModePtr 
)
参数类型参数名称方向说明
uint8CtrlIdx输入控制器索引
Eth_ModeType*CtrlMode输出

枚举类型指针，存放当前控制器的模式：ETH_MODE_DOWN        0x00        禁用控制器

ETH_MODE_ACTIVE       0x01        启用控制器

返回值：Std_ReturnType（enum）

E_OK:                  模式获取成功

E_NOT_OK:        控制器模式获取失败

        此接口能够获取当前控制器的状态。索引到控制器之后，接口获取当前控制器的模式，并将模式状态存入指针 CtrlMode 所指向的内存。接口执行完成后，通过判断指针所指向的值就能知晓当前控制器的状态。

规范说明

        此处规范只是介绍了接口功能和开发错误，不过多说明。

Eth_GetPhysAddr

函数原型

void Eth_GetPhysAddr(
    uint8 CtrlIdx,
    uint8* PhysAddrPtr
)
参数类型参数名称方向说明
uint8CtrlIdx输入控制器索引
uint8*PhysAddrPtr输出按网络字节顺序的物理源地址 （MAC 地址）。

返回值：无

        该接口负责实现获取MAC地址，指针负责存储获取到的地址。MAC地址简单来说和身份证号一样，每个人都是独一无二的。MAC就是自己的身份证号，也就是发送方；对应的接收方的地址就是DST地址。

规范说明

Eth_SetPhysAddr

函数原型

void Eth_SetPhysAddr(
    uint8 CtrlIdx,
    const uint8* PhysAddrPtr
)
参数类型参数名称方向说明
uint8CtrlIdx输入控制器索引
const uint8*PhysAddrPtr输入按网络字节顺序存储物理源地址 （MAC 地址）。

返回值：无

        索引控制器后，接口将原MAC地址修改为传入的地址。

规范说明

Eth_UpdatePhysAddrFilter

函数原型

Std_ReturnType Eth_UpdatePhysAddrFilter(
    uint8 CtrlIdx,
    const uint8* PhysAddrPtr,
    Eth_FilterActionType Action
)
参数类型参数名称方向说明
uint8CtrlIdx输入控制器索引
const uint8*PhysAddrPtr输入指向 要添加或删除的地址 的指针
Eth_FilterActionTypeAction输入
枚举，表示要对地址指针执行的操作：ETH_ADD_TO_FILTER        0x00
将MAC地址添加到过滤器中，允许接收
ETH_REMOVE_FROM_FILTER        0x01
将MAC地址从过滤器中删除，拒绝接收

返回值：Std_ReturnType（enum）

E_OK:                  过滤器成功配置

E_NOT_OK:        过滤器无法修改

        该接口实现对过滤器的操作。当硬件无法实现过滤或者直接通过软件进行过滤时，可以使用此接口。只有存入过滤器的地址才能被接收。通过 Action 的值，结合 PhysAddrPtr 来实现MAC地址的添加或删除。

规范说明

         规范中提到的回调函数 RxIndication() 是指 EthIf_RxIndication，此处含义为 如果地址匹配，则在接收时会 触发该回调函数；如果不匹配，那么该帧就会被丢弃，不会被接收。

       在控制器上更新物理地址接收过滤器。通过添加或删除过滤器可以实现控制器想要接收的报文。如果将地址设置为FF:FF:FF: FF:FF:FF，则完全打开过滤器；如果设置为设置为00:00:00:00:00:00，则只会接收该地址的报文。

Eth_WriteMii

函数原型

Std_ReturnType Eth_WriteMii(
    uint8 CtrlIdx,
    uint8 TrcvIdx,
    uint8 RegIdx,
    uint16 RegVal
)
参数类型参数名称方向说明
uint8CtrlIdx输入控制器索引
uint8TrcvIdx输入MII 收发器索引
uint8RegIdx输入
收发器寄存器索引
uint16RegVal输入要写入收发器寄存器的值

返回值：Std_ReturnType（enum）

E_OK:                  服务接受

E_NOT_OK:        服务被拒绝

        通过 CtrlIdx 和 TrcvIdx 可以锁定要操作的 控制器 和 收发器（也就是PHY芯片），然后根据RegIdx 对收发器寄存器进行索引，将 RegVal 写入寄存器。

        写收发寄存器,也就是配置PHY芯片的参数和工作模式等。本质上就是配置 PHY芯片。

规范说明

        当MII访问完成时，将调用EthTrcv_WriteMiiIndication() 来通知上层数据写入完成。在预编译阶段可以通过修改EthCtrlEnableMii的开关来选择是否开启Mii功能。

Eth_ReadMii

函数原型

Std_ReturnType Eth_ReadMii(
    uint8 CtrlIdx,
    uint8 TrcvIdx,
    uint8 RegIdx,
    uint16* RegValPtr
)
参数类型参数名称方向说明
uint8CtrlIdx输入控制器索引
uint8TrcvIdx输入MII 收发器索引
uint8RegIdx输入
收发器寄存器索引
uint16*RegValPtr输出存储收发器寄存器内容的指针

返回值：Std_ReturnType（enum）

E_OK:                  服务接受

E_NOT_OK:        服务被拒绝

        根据索引将收发器寄存器的值存入指针 RegValPtr，获取PHY芯片的参数和状态。

规范说明

        当MII访问完成时，将调用 EthTrcv_ReadMiiIndication() 来通知上层数据写入完成。在预编译阶段可以通过修改 EthCtrlEnableMii 的开关来选择是否开启Mii功能。

Eth_ProvideTxBuffer

函数原型

BufReq_ReturnType Eth_ProvideTxBuffer(
    uint8 CtrlIdx,
    uint8 Priority,
    Eth_BufIdxType* BufIdxPtr,
    uint8** BufPtr,
    uint16* LenBytePtr
)
参数类型参数名称方向说明
uint8CtrlIdx输入控制器索引
uint8Priority输入发送缓冲区 FIFO 选择的帧优先级
Eth_BufIdxType*BufIdxPtr输出发送缓冲区资源的索引
uint8**BufPtr输出
指向发送缓冲区的指针
uint16*LenBytePtr输入，输出

帧字节长度

输入：预期需要的字节长度

输出：实际使用的字节长度

返回值：BufReq_ReturnType（enum）

BUFREQ_OK:                          成功

BUFREQ_E_NOT_OK:            检测到开发错误

BUFREQ_E_BUSY:                 所有缓冲区都在使用

BUFREQ_E_OVFL:                 请求的缓冲区过大

        该接口实现对指定优先级的 FIFO 的缓冲区的操作。和CAN类似，以太网也存在类似的FIFO。当 FIFO 中同时存在多帧时，通过 Priority 来指定帧在发送时的优先级，BufIdxPtr 指向的缓冲区资源就是存放要发送的数据帧的内存空间，BufPtr 表示的就是数据帧的字节长度，表达的含义如上表所示，根据输入和输出情况的不同，其含义也不一样。

规范说明

        对索引控制器的指定FIFIO缓冲区进行操作。通过该接口将数据存入缓冲区，并且驱动程序会锁定该缓冲区，直到被Eth_Transmit调用。

        当 Eth_SetControllerMode 禁用以太网控制器之后，所有发送缓冲区都要被释放。

Eth_Transmit

函数原型

Std_ReturnType Eth_Transmit(
    uint8 CtrlIdx,
    Eth_BufIdxType BufIdx,
    Eth_FrameType FrameType,
    boolean TxConfirmation,
    uint16 LenByte,
    const uint8* PhysAddrPtr
)
参数类型参数名称方向说明
uint8CtrlIdx输入控制器索引
Eth_BufIdxTypeBufIdx输入发送缓冲区资源索引
Eth_FrameTypeFrameType输入帧头类型
booleanTxConfirmation输入
是否开启传输成功确认
uint16LenByte输入

缓冲区数据长度

const uint8*PhysAddrPtr输入目的MAC地址

返回值：Std_ReturnType（enum）

E_OK:                  发送成功

E_NOT_OK:        发送失败

        调用这个接口可以将缓冲区存放的数据帧发送出去。索引的要发送的缓冲区之后，会根据以太网帧的格式结合其他参数构建数据帧并发送。

        需要注意的是，该接口的返回值并不是代表发送成功，而是检测到发送缓冲区的数据是否被释放，并不能代表数据被成功发出。如果开启了传出成功确认，在发送完成后会调用Eth_TxConfirmation 来通知上层是否发送成功。

规范说明

        将缓冲区数据发送到指定的目标地址。在传输完成后，驱动程序应该释放缓冲区。际缓冲区释放的具体时间由实现决定，例如在 Eth_TxConfirmation、Eth_MainFunction 或下一次 Eth_ProvideTxBuffer 期间。

        同样的，当控制器被 Eth_SetControllerMode 禁用后，也会释放所有缓冲区。

Eth_Receive

函数原型

void Eth_Receive(
    uint8 CtrlIdx,
    uint8 FifoIdx,
    Eth_RxStatusType* RxStatusPtr
)
参数类型参数名称方向说明
uint8CtrlIdx输入控制器索引
uint8FifoIdx输入FIFO 索引
Eth_RxStatusType*RxStatusPtr输出

存放接收相关信息的结构体指针

返回值：无

        该接口能够从 接收FIFO 中读取收到的数据帧，RxStatusPtr 用于指示是否已接收帧，如果状态为已接收，则指示相关 fifo 中是否有更多帧可用。

规范说明

        接收指定缓冲区的帧。除了接收该接口还可以通过回调函数EthIf_RxIndication来提示缓冲区是否还有更多的帧。

Eth_TxConfirmation

函数原型

void Eth_TxConfirmation(
    uint8 CtrlIdx
)
参数类型参数名称方向说明
uint8CtrlIdx输入控制器索引

返回值：无

        当 Eth_Transmit 启用了传输确认之后，便会调用该接口检测数据帧是否发送成功。该函数通过调用回调函数 EthIf_TxConfirmation 来确认对应索引的以太网控制器的帧是否发送成功。

规范说明

        检查所有已经填充数据的缓冲区是否发送成功。对应发送成功的帧，该接口调用回调函数EthIf_TxConfirmation为每个发出的帧进行传输确认。若之前通过调用 Eth_Transmit 函数启用了传输确认，则函数应释放缓冲区资源。

        以太网软件驱动程序应调用 EthIf_TxConfirmation，并将 Result 设置为 E_OK 以指示传输成功;从 Interrupt 例程（在 Interrupt 模式下）或从 Polling 模式下的 Eth_TxConfirmation 例程（如果已启用通知）。

        如果传输失败，以太网软件驱动程序应调用 EthIf_TxConfirmation，并将 Result 设置为 E_NOT_OK。

        对 EthIf_TxConfirmation 的调用并将 Result 设置为 E_NOT_OK 应允许上层实现简单的锁定方案。它可以依赖于这样一个事实，即每次调用 Eth_Transmit 时，EthIf_TxConfirmation 都会在之后被调用。

以太网软件驱动程序应调用 EthIf_RxIndication 以指示从中断例程（在中断模式下）或从轮询模式下的Eth_Receive例程成功接收。

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