AUTOSAR知识点之NvM（三）：NVM关键信息整理-墨客博客

1、概述

NVM:非易失性存储

NVM主要提供抽象数据存储，在上电读取下电存储数据，支持Immediately存储数据，将NV data在ROM和RAM之间建立关联；MemIf实现存储数据Block在内部Flash或者外部EEP的分离操作；FEE实现对Flash的数据Block的抽象和动态数据的Layout；Flash Driver提供操作Flash的接口；EA定义外部EEPROM的存储抽象和数据的Layout；EEP提供外部EEPROM的操作接口和驱动。

NvM模块负责管理和从非易失性内存中读写数据。在系统启动和关闭阶段，同步应用程序RAM区的数据。此模块还提供其他服务，例如用于上层数据保护的冗余数据单元。同时，RTE提供了简单灵活和接口（NvData Interface）用于非易失内存的数据处理。

至于NVM的块关系，再之前的文章里面已经有描述，此处贴图规范，作为一个空间形式的理解。

不同块类型的逻辑结构如下图：

在AuoSAR架构中NvM的主要功能可以概述为以下几点:

·提供了三种Block的管理类型（Native、Redundant、DataSet）

·支持16bit和32bit的CRC校验

·支持数据操作的优先级机制，支持Immediately写操作

·给APP提供服务接口，NV Data类型的数据接口在APP层可以直接操作

·NvM与APP的同步机制

·用于DCM诊断的数据操作

·支持操作数据读写操作的完成以及错误的回调通知

·可以配置的ID处理

在AutoSAR中NvM与多个模块存在关联。RTE提供与APP交互的接口；CRCLib用于NV Data存储时CRC校验；SchM用于NvM API调度；MemIf提供下层的内部还是外部存储的区分；BswM在上、下电阶段调用ReadAll和WriteAll接口；Dem负责相关DTC等诊断数据的存储；Det用于检测开发过程中相关的错误。

NVM的数据格式如下：

NVM中各Blcok存储的基本内容分为三部分：Block Header + Block Data + CRC Data，其中Block Header（Block ID,size等信息）及CRC校验信息为可配置内容。

在NVM读写时会对CRC进行校验：

在读取时如CRC校验不过，会采用默认值，如无特殊默认值将默认为0；

如在写入时CRC校验一致即认为需要存入NVM的数据没有发生改变，则跳过写操作请求，CRC校验不一致则将数据及CRC一起写入DFLASH中，该CRC值将参与下一轮比较。

永久性RAM

RAM块的地址是固定的，存储在NVM的配置中，可以由一个应用程序访问NV块，也可以让多个应用层序访问同一个NV块。

非永久性RAM

每个应用层序使用自己的RAM块，在这种情况下，RAM块称为非永久RAM块，由于RAM地址没有被存储，可能存在变化，因此必须给出一个指针来读写非永久块。

2、NVM同步机制（显式与隐式）

个人理解的同步机制：使RAM数据与NV Block的数据保持一致的过程叫NVM数据同步。

2.1、隐式同步

在隐式同步中，Application和NvM可以同时访问公共RAM块。应用程序通过调用NvM API将数据写入RAM或从RAM读取数据。

在这种情况下，一个NvM Block的 RAM 块被映射到一个SW-C，不推荐共享RAM。此外，为了保证数据的一致性，当SWC调用NVRAM接口进行读写操作时，SWC不能改变RAM中的值，直到NvM完成正在进行的操作，在此期间，应用程序可以使用轮询来获取请求NVM的状态，也可以通过回调函数异步通知。

适用场景： 适用于下电写的Block，即在程序RUN的过程中不存，下电前将RAM中最后的值存进去。

NvM默认使用的就是隐性同步，如果有多个应用使用同一块RAM区域，那么这些应用之间需要自行保证进行Nvm操作过程中还有对RAM区域的访问。

隐式数据流如下：

1、应用SWC通过RTE调用NV Interface类型接口触发NvSwc请求进行写(读)操作事件,传递RAMBlock参数给NVM用户数据写入（或从NVM读取）。

2.、NvSwc调用 NvM_WriteBlock((或NvM_ReadBlock)),请求把RAM Block中的数据写入 NvBlock (或从NvBlockEE) 。

3、从发起请求开始，到NvM模块读写完成为止,其他SwC不能更改RAM Block中的值，（虽可读取,为便于管理此期间一般禁止其他SWC读写操作）

4、SWC可以用轮询的方式周期性检查NvM写入(读取)操作是否完成， NvM也可以用回调函数的方式来通知SwC操作完成。

5、当NvM操作完成后，各SWC即可再次对Block进行读写操作了。

2.2、显式同步

在显示同步中，NVM会再定义一个RAM Mirror（RAM镜像）与应用层进行数据交换（注意这块多了一个RAM空间），App在调用NVM实时写接口时将应用层RAM数据写到RAM Mirror中，应用层可以随意更改应用层RAM，仅需要在发起写入请求时，将应用层RAM拷贝到RAM Mirror中即可修改应用层RAM而无需等待NVM读写完成。

与隐式同步相比，在显式同步中，应用层RAM可以由多SWC共享，缺点同样由于增加了RAM Mirror会增加Ram资源的消耗量。

适用场景： 适用于实时存储的Block，应用层可以更新RAM Block中的值，等上一轮写完再调用NVM接口进行写入。

选择显性同步时，数据在镜像区域和RAM块之间地拷贝，都需要基于用户自定义的回调函数进行。

比如Dem需要使用的Default Data Block，在Nvm里设置了显性同步，下电执行NvM_WriteAll期间在其回调函数Dem_NvMWriteCopyEventStatusBlock中，Dem将数据拷贝到Nvm的镜像当中。

描述一下显式同步简介

·ASW调用NvM_WriteBlock时候写数据到RAM Block，此时数据仍然能被修改。

·此时数据没有到最终的NV Block，调用NVM数据操作NvMWriteRamBlockToNvM的时候数据被Copy到内部的mirror镜像中，最终将数据写到NV Block

·NVM在读的时候调用API从NvM_ReadBlock读取数据，在NvM调用了NvMReadRamBlockFromNvM后数据才真正的从RAM Mirror中Copy到了RAM Block。NvM提供了双向的控制Callback的路由，实现APP数据的传输。

显式数据流如下

1、SwC通过RTE调用NV Interface类型接口触发NvSwc进行写(读)操作事件,若为写操作同时将数据传给RAMBlock.

2.、NvSWC检测到写(读)操作事件,调用NvM_WriteBlock(或NvM_ReadBlock),发起一个写入(读)数据请求。读写函数数据指针为空，目的是发起一个写入（读）数据的请求。

3. NvM模块检测到读写数据请求会调用WriteRamBlockToNvCallback (或ReadRamBlockFromNvCallback)这里配置的回调函数，在调用这个回调函数之前APP都可以修改RAM Block中的值。在Write回调中,将用户Ram到NVM的mirror RAM (read则方向相反) ,进而调用NVM底层协议栈完成真正写操作(Read操作理解应为先执行协议栈再Copy数据）。

4、NvM模块调用读写Callback时，NV Block状态自动置为Busy，不允许其他SWC请求操作。

5、复制过程中出现问题，NvM协议栈会自动调用回调函数重试。

6、建议NvM用回调函数的方式通知APP操作结果。(轮询方式可能没有触发pending,导致read ok的结果是上一次的值!)

7、以上执行完成后，各SWC就可以再次对Block进行读写操作了。

在应用程序发出NvM_WriteBlock后，只有两个回调函复制数据阶段（真正读写数据)不能使用RAM Block.其余时间均可访问。

2.3、显式与隐式的差异点

名称	隐式	显式
RAM开销	无需其他RAM	RAM镜像开销
共享RAM	不建议使用共享RAM	多SWC使用共享RAM访问NV Block
数据一致性	SWC确保数据一致性	镜像机制确保数据一致性
操作时间	较短，只有在读写 Nv Callback 拷贝数据真正操作 Nv其间不允许访问 NV Block.	较短，只有在读写 Nv Callback 拷贝数据真正操作 Nv其间不允许访问 NV Block.

3、Block队列及优先级

NvM 对Block进行读写操作，对于存储介质来说都是异步的。因此对于NvM是可以同时发起多个Block的读写操作（NvM_ReadAll/ NvM_WriteAll）。但是对于存储介质来说，当前操作的Block没有完成，无法接收下一个操作任务。因此NvM通过任务队列，同时结合回调函数或者轮询当前操作Job的状态（可配置），完成对多Block的任务管理。

NvM 提供两种任务队列，一种为 FCFS(First Come First Serve ) 队列即先发出的请求会先被执行，另一种为优先级队列即高优先级的请求会先被执行。启用 NvMJobPrioritization 时， NvM 使用优先级队列。Block 的优先级范围为 0…255，数值越小优先级越高。禁用 NvMJobPrioritization 时， NvM 使用 FCFS 队列。

NvM Block 可以通过将优先级设置成 Immdieta,该Block 可以越过FCFS 原则，进行优先处理。

4、Block虚拟地址映射

NvM 通过 32 位的虚拟地址访问 Fee 及 Ea 模块， 16 位为 Block 地址偏移， 16 位为 Block Number，如下图所示：

Block Number 分为 Block Base Number 及 Data Index 两部分，二者的位数占比由配置 NvMDatasetSelectionBits 决定。Block Base Number 为(16–NvMDatasetSelectionBits)12位， Data Index 为 NvMDatasetSelectionBits 4 位。即NvMDatasetSelectionBits 配置为 4 时， Block Number 如下图所示。