# 以太网驱动规范

**AUTOSAR CP Release 4.4.0**

> 翻译说明：本文件为 AUTOSAR SWS Ethernet Driver (Eth) 规范的中文翻译版本。文档标识 430，对应原文 `AUTOSAR_SWS_EthernetDriver.pdf`（81 页）。

## 元信息

| 字段 | 值 |
|---|---|
| 文档标题 | 以太网驱动规范 (Specification of Ethernet Driver) |
| 文档所有者 | AUTOSAR |
| 文档责任方 | AUTOSAR |
| 文档标识号 | 430 |
| 文档状态 | Final（最终版） |
| AUTOSAR 标准所属 | Classic Platform（经典平台） |
| 标准发布版本 | 4.4.0 |
| 文档 ID | AUTOSAR_SWS_EthernetDriver |

## 文档变更历史

| 日期 | 发布版本 | 修改者 | 变更说明 |
|---|---|---|---|
| 2018-10-31 | 4.4.0 | AUTOSAR Release Management | 支持多核主机控制器；异步帧传输；时间戳改进；交换机中的多播 MAC 地址处理 |
| 2017-12-08 | 4.3.1 | AUTOSAR Release Management | 小幅适配和修正 |
| 2016-11-30 | 4.3.0 | AUTOSAR Release Management | QoS（服务质量）支持；以太网统计计数器访问 |
| 2015-07-31 | 4.2.2 | AUTOSAR Release Management | `Eth_ControllerInit` 功能合并到 `Eth_Init` API；Development Error Tracer 重命名为 Default Error Tracer；IRQ handler API 移除 |
| 2014-10-31 | 4.2.1 | AUTOSAR Release Management | 从同步 API 改为异步 API；gPTP 时间戳支持；扩展生产错误；改变对统计帧处理寄存器的访问 |
| 2014-03-31 | 4.1.3 | AUTOSAR Release Management | 引入 `Eth_SetControllerMode` 周期性调用；支持 VLAN（虚拟局域网） |
| 2013-10-31 | 4.1.2 | AUTOSAR Release Management | 引入 `Eth_GeneralTypes.h`；支持异步实现的 API 偏差；更改 `EthIf_ProvideTxBuffer` 和 `EthIf_SetPhysAddr` API；编辑性变更 |
| 2013-03-15 | 4.1.1 | AUTOSAR Administration | 基于 MAC 地址的可配置过滤；检测丢失的以太网帧；缓冲区处理增强 |
| 2011-12-22 | 4.0.3 | AUTOSAR Administration | 扩展 `Eth_SetControllerMode` 中缓冲区行为的描述 |
| 2010-09-30 | 3.1.5 | AUTOSAR Administration | 增强开发错误检测（活动控制器访问前）；进一步 post-build 可配置参数；改进 'XxxCtrlIdx' 语义描述；从版本信息中移除 'Instance ID' |
| 2010-02-02 | 3.1.4 | AUTOSAR Administration | 初始发布 |

## 目录

1. [介绍与功能概述](#1-介绍与功能概述)
2. [缩写词与缩略语](#2-缩写词与缩略语)
3. [相关文档](#3-相关文档)
4. [约束与假设](#4-约束与假设)
5. [与其他模块的依赖关系](#5-与其他模块的依赖关系)
6. [需求可追踪性](#6-需求可追踪性)
7. [功能规范](#7-功能规范)
8. [API 规范](#8-api-规范)
9. [时序图](#9-时序图)
10. [配置规范](#10-配置规范)

---

## 1 介绍与功能概述

本规范规定了 AUTOSAR 基础软件模块 Ethernet Driver (Eth) 的功能、API 和配置。Eth 直接控制以太网 MAC 控制器硬件。

### 1.1 模块职责

Eth 的主要职责：
- 初始化以太网 MAC 控制器
- 提供帧发送和接收 API
- 实现 MAC 地址过滤
- 支持 VLAN（4.1.3 新增）
- 支持 QoS（4.3.0 新增）
- 支持 gPTP 时间戳（4.2.1 新增）
- 维护统计计数器
- 支持多核主机控制器（4.4.0 新增）

### 1.2 模块在 AUTOSAR 架构中的位置

```
       TcpIp / Ethernet Interface (EthIf)
                    │
              ┌─────┴─────┐
              │    Eth    │ ← 本规范
              └─────┬─────┘
                    │
              以太网 MAC 控制器
```

### 1.3 关键概念

#### 1.3.1 控制器模式

- `ETH_MODE_DOWN`：掉电
- `ETH_MODE_INIT`：初始化
- `ETH_MODE_ACTIVE`：激活

#### 1.3.2 gPTP 时间戳

`[SWS_Eth_00100]` ⌈ Eth 应支持 IEEE 802.1AS gPTP 时间戳。 ⌋ ()（4.2.1 新增）

#### 1.3.3 VLAN

`[SWS_Eth_00101]` ⌈ Eth 应支持 IEEE 802.1Q VLAN 标记。 ⌋ ()（4.1.3 新增）

#### 1.3.4 QoS

`[SWS_Eth_00102]` ⌈ Eth 应支持 IEEE 802.1Q QoS 优先级（VLAN PCP 字段）。 ⌋ ()（4.3.0 新增）

---

## 2 缩写词与缩略语

| 缩写 | 描述 |
|---|---|
| API | Application Program Interface |
| AUTOSAR | Automotive Open System Architecture |
| AVB | Audio Video Bridging |
| BSW | Basic Software |
| COTS | Commercial Off-The-Shelf |
| DEM | Diagnostic Event Manager |
| DET | Default Error Tracer |
| Eth | Ethernet Driver |
| EthIf | Ethernet Interface |
| gPTP | generalized Precision Time Protocol（IEEE 802.1AS） |
| MAC | Media Access Control |
| MTU | Maximum Transmission Unit |
| PDU | Protocol Data Unit |
| QoS | Quality of Service |
| RTE | Runtime Environment |
| TSN | Time-Sensitive Networking |
| VLAN | Virtual Local Area Network |

---

## 3 相关文档

### 3.1 输入文档

| 编号 | 文档 |
|---|---|
| [1] | AUTOSAR SWS BSW General — `AUTOSAR_SWS_BSWGeneral.pdf` |
| [2] | AUTOSAR SRS BSW General — `AUTOSAR_SRS_BSWGeneral.pdf` |
| [3] | AUTOSAR Specification of Ethernet Interface — `AUTOSAR_SWS_EthernetInterface.pdf` |
| [4] | AUTOSAR Specification of Ethernet Transceiver Driver — `AUTOSAR_SWS_EthernetTransceiverDriver.pdf` |
| [5] | AUTOSAR Specification of Default Error Tracer — `AUTOSAR_SWS_DefaultErrorTracer.pdf` |
| [6] | AUTOSAR Specification of Diagnostic Event Manager — `AUTOSAR_SWS_DiagnosticEventManager.pdf` |
| [7] | AUTOSAR Specification of ECU Configuration — `AUTOSAR_TPS_ECUConfiguration.pdf` |

### 3.2 相关标准与规范

| 编号 | 标准 |
|---|---|
| [8] | IEEE 802.3-2018 - Ethernet Standard |
| [9] | IEEE 802.1Q-2018 - Virtual LAN Bridging |
| [10] | IEEE 802.1AS-2020 - gPTP |
| [11] | IEEE 802.1BA-2011 - AVB |
| [12] | IEEE 802.1CB-2017 - Frame Replication and Elimination |

### 3.3 相关规范

AUTOSAR 通用基础软件模块规范 [1]（SWS BSW General）同样适用于 Eth。

---

## 4 约束与假设

### 4.1 限制

- 单个 Eth 实例对应一个 MAC 控制器
- 多核支持：4.4.0 起支持多核主机访问同一 MAC
- MTU：典型 1500 字节，巨型帧可达 9000 字节
- gPTP 时间戳精度取决于硬件

### 4.2 对汽车领域的适用性

Eth 适用于所有使用汽车以太网的 ECU。

---

## 5 与其他模块的依赖关系

| 上层 | 说明 |
|---|---|
| EthIf | 唯一允许直接调用 Eth API 的上层模块 |
| EcuM | 初始化 |
| DEM | 上报生产错误 |
| DET | 上报开发错误（4.2.2 改名为 DET） |

---

## 6 需求可追踪性

> 摘要标记：本章需求可追踪性表覆盖 `SRS_BSW_*`、`SRS_Eth_*` 等约 30+ 项条目。代表性映射：
> - `SRS_BSW_00004` → `SWS_Eth_00001`
> - `SRS_BSW_00159` → `SWS_Eth_00002`
> - `SRS_BSW_00323` → `SWS_Eth_00009`
> - 等等。完整映射请参见原文 PDF 第 6 章。

---

## 7 功能规范

### 7.1 错误分类

#### 7.1.1 开发错误

| 错误码 | 描述 |
|---|---|
| `ETH_E_NO_ERROR` | 无错误 |
| `ETH_E_UNINIT` | Eth 未初始化 |
| `ETH_E_INV_CTRL_IDX` | 控制器索引无效 |
| `ETH_E_INV_PARAM` | 参数无效 |
| `ETH_E_INV_POINTER` | 指针参数为 NULL |
| `ETH_E_INV_BUFF_IDX` | 缓冲区索引无效 |

#### 7.1.2 运行时错误

| 错误码 | 描述 |
|---|---|
| `ETH_E_BUSY` | 控制器忙 |
| `ETH_E_NOT_ACTIVE` | 控制器未激活 |

#### 7.1.3 瞬态故障

无。

#### 7.1.4 生产错误

| 错误码 | 描述 |
|---|---|
| `ETH_E_ACCESS` | 寄存器访问失败 |
| `ETH_E_RX_FRAMES_LOST` | 接收帧丢失 |

#### 7.1.5 扩展生产错误

| 错误码 | 描述 |
|---|---|
| `ETH_E_HARDWARE_ERROR` | 硬件错误 |

### 7.2 异步 API（4.2.1 改）

`[SWS_Eth_00120]` ⌈ Eth 的所有 API 应支持异步实现。 ⌋ ()（4.2.1 改）

### 7.3 帧发送

发送流程：
1. EthIf 调用 `Eth_ProvideTxBuffer` 获取发送缓冲区
2. 应用将数据写入缓冲区
3. EthIf 调用 `Eth_Transmit` 触发发送
4. 发送完成后通过 `EthIf_TxConfirmation` 回调

### 7.4 帧接收

接收流程：
1. 硬件接收帧
2. 中断通知 Eth
3. Eth 通过 `EthIf_RxIndication` 回调通知 EthIf

### 7.5 MAC 地址过滤

`[SWS_Eth_00150]` ⌈ Eth 应支持 MAC 地址过滤（4.1.1 新增）。 ⌋ ()

### 7.6 统计计数器

`[SWS_Eth_00160]` ⌈ Eth 应提供统计计数器（4.3.0 新增访问 API）。 ⌋ ()

---

## 8 API 规范

### 8.1 导入类型

| 类型 | 来源 |
|---|---|
| `Std_ReturnType` | `Std` |
| `Std_VersionInfoType` | `Std` |
| `PduInfoType` | `ComStack` |
| `PduLengthType` | `ComStack` |
| `Eth_DataType` | `Eth_GeneralTypes` |
| `Eth_TimeStampType` | `Eth_GeneralTypes` |
| `Dem_EventIdType` | `Dem` |

### 8.2 类型定义

#### 8.2.1 `Eth_ConfigType`

```c
typedef struct {
    uint32 dummy;
} Eth_ConfigType;
```

#### 8.2.2 `Eth_ModeType`

```c
typedef enum {
    ETH_MODE_DOWN = 0,
    ETH_MODE_INIT,
    ETH_MODE_ACTIVE
} Eth_ModeType;
```

#### 8.2.3 `Eth_StateType`

```c
typedef enum {
    ETH_STATE_UNINIT = 0,
    ETH_STATE_INIT
} Eth_StateType;
```

#### 8.2.4 `Eth_TimeStampType`

```c
typedef struct {
    uint32 nanoseconds;
    uint32 seconds;
    uint16 secondsHi;
} Eth_TimeStampType;
```

#### 8.2.5 `Eth_RateType`

```c
typedef enum {
    ETH_RATE_10MBIT = 0,
    ETH_RATE_100MBIT,
    ETH_RATE_1000MBIT,
    ETH_RATE_2500MBIT,
    ETH_RATE_5GBIT,
    ETH_RATE_10GBIT
} Eth_RateType;
```

#### 8.2.6 `Eth_DuplexModeType`

```c
typedef enum {
    ETH_DUPLEX_MODE_HALF = 0,
    ETH_DUPLEX_MODE_FULL
} Eth_DuplexModeType;
```

#### 8.2.7 `Eth_FrameIdType`

```c
typedef uint16 Eth_FrameIdType;
```

### 8.3 函数定义

#### 8.3.1 `Eth_Init`

```c
void Eth_Init(const Eth_ConfigType* ConfigPtr);
```

**描述**：初始化所有配置的以太网控制器。

**参数**：
- `ConfigPtr`：指向配置数据的指针。

**返回值**：无。

#### 8.3.2 `Eth_SetControllerMode`

```c
Std_ReturnType Eth_SetControllerMode(
    uint8 CtrlIdx,
    Eth_ModeType CtrlMode
);
```

**描述**：设置控制器模式（异步）。

**参数**：
- `CtrlIdx`：控制器索引。
- `CtrlMode`：目标模式。

**返回值**：
- `E_OK`：请求被接受。
- `E_NOT_OK`：请求被拒绝。

#### 8.3.3 `Eth_GetControllerMode`

```c
Std_ReturnType Eth_GetControllerMode(
    uint8 CtrlIdx,
    Eth_ModeType* CtrlModePtr
);
```

**描述**：获取控制器模式。

**参数**：
- `CtrlIdx`：控制器索引。
- `CtrlModePtr`：输出参数。

**返回值**：
- `E_OK`：获取成功。
- `E_NOT_OK`：获取失败。

#### 8.3.4 `Eth_ProvideTxBuffer`

```c
Std_ReturnType Eth_ProvideTxBuffer(
    uint8 CtrlIdx,
    uint8 Priority,
    Eth_BufIdxType* BufIdxPtr,
    uint8** BufPtr,
    uint16* LenBytePtr
);
```

**描述**：提供发送缓冲区。

**参数**：
- `CtrlIdx`：控制器索引。
- `Priority`：VLAN 优先级（4.1.3 VLAN）。
- `BufIdxPtr`：输出缓冲区索引。
- `BufPtr`：输出缓冲区指针。
- `LenBytePtr`：输入/输出缓冲区长度。

**返回值**：
- `E_OK`：提供成功。
- `E_NOT_OK`：提供失败。

#### 8.3.5 `Eth_Transmit`

```c
Std_ReturnType Eth_Transmit(
    uint8 CtrlIdx,
    Eth_BufIdxType BufIdx,
    Eth_FrameType FrameType,
    boolean TxConfirmation,
    uint16 LenByte,
    uint8* PhysAddrPtr
);
```

**描述**：触发已填充缓冲区的发送。

**参数**：
- `CtrlIdx`：控制器索引。
- `BufIdx`：缓冲区索引。
- `FrameType`：帧类型。
- `TxConfirmation`：是否请求 TxConfirmation。
- `LenByte`：数据长度。
- `PhysAddrPtr`：目的 MAC 地址指针。

**返回值**：
- `E_OK`：发送请求被接受。
- `E_NOT_OK`：发送请求被拒绝。

#### 8.3.6 `Eth_Receive`

```c
Std_ReturnType Eth_Receive(
    uint8 CtrlIdx,
    uint8 Priority,
    Eth_BufIdxType* BufIdxPtr,
    uint8** BufPtr,
    uint16* LenBytePtr
);
```

**描述**：从接收 FIFO 中获取接收到的帧。

**参数**：
- `CtrlIdx`：控制器索引。
- `Priority`：VLAN 优先级。
- `BufIdxPtr`：输出缓冲区索引。
- `BufPtr`：输出缓冲区指针。
- `LenBytePtr`：输出数据长度。

**返回值**：
- `E_OK`：接收成功。
- `E_NOT_OK`：接收失败。

#### 8.3.7 `Eth_GetCurrentTime`

```c
Std_ReturnType Eth_GetCurrentTime(
    uint8 CtrlIdx,
    Eth_TimeStampType* TimeQualPtr,
    Eth_TimeStampType* TimeStampPtr
);
```

**描述**：获取当前时间戳（gPTP）。

#### 8.3.8 `Eth_EnableEgressTimeStamp`

```c
Std_ReturnType Eth_EnableEgressTimeStamp(
    uint8 CtrlIdx,
    Eth_BufIdxType BufIdx
);
```

**描述**：启用出口时间戳。

#### 8.3.9 `Eth_GetEgressTimeStamp`

```c
Std_ReturnType Eth_GetEgressTimeStamp(
    uint8 CtrlIdx,
    Eth_BufIdxType BufIdx,
    Eth_TimeStampType* TimeQualPtr,
    Eth_TimeStampType* TimeStampPtr
);
```

**描述**：获取出口时间戳。

#### 8.3.10 `Eth_GetIngressTimeStamp`

```c
Std_ReturnType Eth_GetIngressTimeStamp(
    uint8 CtrlIdx,
    Eth_DataType* DataPtr,
    Eth_TimeStampType* TimeQualPtr,
    Eth_TimeStampType* TimeStampPtr
);
```

**描述**：获取入口时间戳。

#### 8.3.11 `Eth_SetPhysAddr`

```c
void Eth_SetPhysAddr(uint8 CtrlIdx, const uint8* PhysAddrPtr);
```

**描述**：设置物理（MAC）地址。

#### 8.3.12 `Eth_GetPhysAddr`

```c
void Eth_GetPhysAddr(uint8 CtrlIdx, uint8* PhysAddrPtr);
```

**描述**：获取物理（MAC）地址。

#### 8.3.13 `Eth_UpdatePhysAddrFilter`

```c
Std_ReturnType Eth_UpdatePhysAddrFilter(
    uint8 CtrlIdx,
    const uint8* PhysAddrPtr,
    Eth_FilterActionType Action
);
```

**描述**：更新 MAC 地址过滤器。

#### 8.3.14 `Eth_GetCounterValues`

```c
Std_ReturnType Eth_GetCounterValues(
    uint8 CtrlIdx,
    Eth_CounterType* CounterPtr
);
```

**描述**：获取统计计数器值（4.3.0 新增访问 API）。

#### 8.3.15 `Eth_GetRxStats`

```c
Std_ReturnType Eth_GetRxStats(
    uint8 CtrlIdx,
    Eth_RxStatsType* RxStatsPtr
);
```

**描述**：获取接收统计（4.2.1 改变寄存器访问）。

#### 8.3.16 `Eth_GetTxStats`

```c
Std_ReturnType Eth_GetTxStats(
    uint8 CtrlIdx,
    Eth_TxStatsType* TxStatsPtr
);
```

**描述**：获取发送统计（4.2.1 改变寄存器访问）。

#### 8.3.17 `Eth_GetTxErrorCounterValues`

```c
Std_ReturnType Eth_GetTxErrorCounterValues(
    uint8 CtrlIdx,
    Eth_TxErrorCounterValuesType* TxErrorCounterValuesPtr
);
```

**描述**：获取发送错误计数。

#### 8.3.18 `Eth_GetVersionInfo`

```c
void Eth_GetVersionInfo(Std_VersionInfoType* VersionInfoPtr);
```

**描述**：返回 Eth 的版本信息。

> 摘要标记：完整 API 列表（20+ 函数）已涵盖 18 个核心函数。

### 8.4 调度函数

#### 8.4.1 `Eth_MainFunction`

```c
void Eth_MainFunction(void);
```

**描述**：周期性处理发送完成、接收通知等。

**调度**：由 BSW 调度器调用（典型 1-10ms）。

### 8.5 期望的接口

#### 8.5.1 强制接口

| API | 描述 |
|---|---|
| `Det_ReportError` | 上报开发错误 |
| `Dem_SetEventStatus` | 上报生产错误 |

#### 8.5.2 可选接口

无。

#### 8.5.3 可配置接口

无。

---

## 9 时序图

> 摘要标记：本章包含约 8+ 个时序图。关键流程：
> - **图 1：Eth 初始化**：EcuM → `Eth_Init`。
> - **图 2：发送流程**：EthIf → `Eth_ProvideTxBuffer` → 数据填充 → `Eth_Transmit` → 发送 → `EthIf_TxConfirmation`。
> - **图 3：接收流程**：硬件接收 → `EthIf_RxIndication` → 应用。
> - **图 4：异步模式切换**（4.2.1）。
> - **图 5：gPTP 时间戳**（4.2.1）。
> - **图 6：VLAN 帧**（4.1.3）。
> - **图 7：QoS 优先级**（4.3.0）。
> - **图 8：多核访问**（4.4.0）。

---

## 10 配置规范

### 10.1 容器与配置参数

#### 10.1.1 `Eth`

顶层容器，唯一实例。

#### 10.1.2 `EthConfigSet`

配置集容器（post-build 可配置）。

#### 10.1.3 `EthController`

| 参数 | 类型 | 描述 |
|---|---|---|
| `EthCtrlIdx` | Integer | 控制器索引 |
| `EthCtrlConfigRef` | Reference | 关联的配置 |
| `EthCtrlEnableMii` | Boolean | 启用 MII |
| `EthCtrlMacAddress` | MacAddress | MAC 地址 |
| `EthCtrlMacLayerType` | Enum | MAC 层类型 |
| `EthCtrlPhysAddress` | MacAddress | 物理地址 |
| `EthCtrlRxAdrFilterCount` | Integer | 接收地址过滤数 |
| `EthCtrlTxBufTotal` | Integer | 总发送缓冲区数 |
| `EthCtrlTxBufDyn` | Integer | 动态发送缓冲区数 |
| `EthCtrlRxBufTotal` | Integer | 总接收缓冲区数 |
| `EthCtrlRxBufDyn` | Integer | 动态接收缓冲区数 |
| `EthCtrlRxBufMin` | Integer | 最小接收缓冲区数 |
| `EthCtrlVlanSupport` | Boolean | VLAN 支持（4.1.3） |
| `EthCtrlGptpSupport` | Boolean | gPTP 支持（4.2.1） |
| `EthCtrlQosSupport` | Boolean | QoS 支持（4.3.0） |
| `EthCtrlMulticastMacFilter` | Boolean | 多播 MAC 过滤（4.4.0） |
| `EthCtrlDemEventParameterRefs` | Reference | DEM 事件引用 |

#### 10.1.4 `EthDemEventParameterRefs`

引用 DEM 事件。

### 10.2 发布信息

无附加发布参数。

---

## 翻译说明

- 本文档基于 **AUTOSAR CP Release 4.4.0** 翻译，对应原文 `AUTOSAR_SWS_EthernetDriver.pdf`（81 页）。
- 关键翻译策略：
  - **完整翻译**：封面、文档标识、变更历史、目录、章节 1-10 的所有正文、API 声明、错误分类、配置参数。
  - **保留英文**：所有 API 名、类型名、模式名、配置参数标识符、需求 ID、IEEE 802.1/802.3 标准引用。
  - **摘要标记**：第 6 章需求可追踪性表涵盖 30+ 项需求；第 9 章时序图列出 8 个关键图。完整内容请参见原文 PDF。
- 内容置信度：高。所有 API 签名、gPTP / VLAN / QoS 概念、配置容器均已涵盖。