# 以太网交换机驱动规范

**AUTOSAR CP Release 4.4.0**

> 翻译说明：本文件为 AUTOSAR SWS Ethernet Switch Driver (EthSwt) 规范的中文翻译版本。文档标识 656，对应原文 `AUTOSAR_SWS_EthernetSwitchDriver.pdf`（132 页）。

## 元信息

| 字段 | 值 |
|---|---|
| 文档标题 | 以太网交换机驱动规范 (Specification of Ethernet Switch Driver) |
| 文档所有者 | AUTOSAR |
| 文档责任方 | AUTOSAR |
| 文档标识号 | 656 |
| 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_EthernetSwitchDriver |

## 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 | 澄清端口镜像（Port Mirroring）概念；引入 ARL 表条目的超时；为级联交换机添加计数器同步 |
| 2017-12-08 | 4.3.1 | AUTOSAR Release Management | 小幅修正/澄清/编辑性变更 |
| 2016-11-30 | 4.3.0 | AUTOSAR Release Management | 将 VLAN 成员资格重构为端口相关配置参数；引入入口端的速率策略器配置；引入双标签帧的过滤配置；引入 FIFO 最小缓冲区大小配置；引入通过 List 指针读取 HW 统计的类型；重新组织读取 HW 统计的接口；引入用于全局时间同步的以太网交换机延迟补偿；添加/更新描述 MAC 接口和物理接口的元素；为诊断用例添加测试功能；添加根据 VLAN 或 PNC 关闭端口和交换机实例的可能性；引入验证交换机配置的接口 |
| 2015-07-31 | 4.2.2 | AUTOSAR Release Management | 小幅修正/澄清/编辑性变更 |
| 2014-10-31 | 4.2.1 | AUTOSAR Release Management | 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 Switch Driver (EthSwt) 的功能、API 和配置。EthSwt 抽象了汽车以太网交换机硬件（多端口以太网交换机）。

### 1.1 模块职责

EthSwt 的主要职责：
- 初始化以太网交换机硬件
- 提供 MAC 地址学习（ARL 表）API
- 支持 VLAN（4.3.0 重构为端口相关）
- 支持速率策略器（4.3.0 新增入口端）
- 支持端口镜像（4.4.0 澄清）
- 支持全局时间同步延迟补偿（4.3.0 新增）
- 提供统计计数器（4.3.0 重构）
- 支持多端口、级联（4.4.0 新增计数器同步）

### 1.2 模块在 AUTOSAR 架构中的位置

```
       Ethernet Interface (EthIf)
                    │
              ┌─────┴─────┐
              │   EthSwt  │ ← 本规范
              └─────┬─────┘
                    │
        ┌───────────┴───────────┐
      Port 0   Port 1   ...  Port N
```

### 1.3 关键概念

#### 1.3.1 ARL（Address Resolution Logic）表

EthSwt 维护 MAC 地址学习表（ARL），将 MAC 地址映射到端口。

#### 1.3.2 VLAN 成员资格（4.3.0 重构）

VLAN 成员资格现在是端口相关配置，而不是全局配置。

#### 1.3.3 速率策略器（4.3.0 新增）

入口端速率策略器限制入口流量。

#### 1.3.4 端口镜像（4.4.0 澄清）

将一个端口的流量复制到另一个端口用于诊断。

#### 1.3.5 全局时间同步延迟补偿（4.3.0 新增）

补偿交换机引入的时间同步延迟。

---

## 2 缩写词与缩略语

| 缩写 | 描述 |
|---|---|
| API | Application Program Interface |
| ARL | Address Resolution Logic |
| AUTOSAR | Automotive Open System Architecture |
| BSW | Basic Software |
| COTS | Commercial Off-The-Shelf |
| DEM | Diagnostic Event Manager |
| DET | Default Error Tracer |
| EthIf | Ethernet Interface |
| EthSwt | Ethernet Switch Driver |
| gPTP | generalized Precision Time Protocol |
| MAC | Media Access Control |
| MDIO | Management Data Input/Output |
| MII | Media Independent Interface |
| PDU | Protocol Data Unit |
| PNC | Partial Network Cluster |
| RGMII | Reduced Gigabit Media Independent Interface |
| SGMII | Serial Gigabit Media Independent Interface |
| 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 Driver — `AUTOSAR_SWS_EthernetDriver.pdf` |
| [5] | AUTOSAR Specification of Ethernet Transceiver Driver — `AUTOSAR_SWS_EthernetTransceiverDriver.pdf` |
| [6] | AUTOSAR Specification of Default Error Tracer — `AUTOSAR_SWS_DefaultErrorTracer.pdf` |
| [7] | AUTOSAR Specification of Diagnostic Event Manager — `AUTOSAR_SWS_DiagnosticEventManager.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 - VLAN |
| [10] | IEEE 802.1AS-2020 - gPTP |

### 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 EthSwt。

---

## 4 约束与假设

### 4.1 限制

- EthSwt 适用于多端口以太网交换机
- 单一 EthSwt 模块只支持一种类型的交换机硬件
- 命名空间要求：EthSwt 驱动前缀
- 4.4.0 支持 ARL 表条目超时

### 4.2 对汽车领域的适用性

EthSwt 适用于：
- 中央网关
- 域控制器
- 多端口车载以太网交换机
- TSN 交换机

---

## 5 与其他模块的依赖关系

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

---

## 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_EthSwt_*` 等约 60+ 项条目。代表性映射：
> - `SRS_BSW_00004` → `SWS_EthSwt_00001`
> - `SRS_BSW_00159` → `SWS_EthSwt_00002`
> - `SRS_BSW_00323` → `SWS_EthSwt_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 |
|---|---|
| `ETHSWT_E_NO_ERROR` | 无错误 |
| `ETHSWT_E_UNINIT` | EthSwt 未初始化 |
| `ETHSWT_E_INV_SWT_IDX` | 交换机索引无效 |
| `ETHSWT_E_INV_PORT_IDX` | 端口索引无效 |
| `ETHSWT_E_INV_PARAM` | 参数无效 |
| `ETHSWT_E_INV_POINTER` | 指针参数为 NULL |

#### 7.1.2 运行时错误

| 错误码 | 描述 |
|---|---|
| `ETHSWT_E_BUSY` | 交换机忙 |

#### 7.1.3 瞬态故障

无。

#### 7.1.4 生产错误

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

#### 7.1.5 扩展生产错误

| 错误码 | 描述 |
|---|---|
| `ETHSWT_E_ARL_TABLE_FULL` | ARL 表满 |

### 7.2 端口镜像（4.4.0 澄清）

`[SWS_EthSwt_00100]` ⌈ EthSwt 应支持端口镜像功能。 ⌋ ()（4.4.0 澄清）

### 7.3 ARL 表（4.4.0 超时）

`[SWS_EthSwt_00101]` ⌈ EthSwt 应支持 ARL 表条目的超时机制。 ⌋ ()（4.4.0 新增）

### 7.4 级联（4.4.0 新增）

`[SWS_EthSwt_00102]` ⌈ EthSwt 应支持级联交换机的计数器同步。 ⌋ ()（4.4.0 新增）

### 7.5 速率策略器（4.3.0 新增）

`[SWS_EthSwt_00103]` ⌈ EthSwt 应支持入口端速率策略器。 ⌋ ()（4.3.0 新增）

### 7.6 双标签帧过滤（4.3.0 新增）

`[SWS_EthSwt_00104]` ⌈ EthSwt 应支持双标签帧的过滤。 ⌋ ()（4.3.0 新增）

### 7.7 全局时间同步延迟补偿（4.3.0 新增）

`[SWS_EthSwt_00105]` ⌈ EthSwt 应支持全局时间同步的延迟补偿。 ⌋ ()（4.3.0 新增）

### 7.8 FIFO 最小缓冲区（4.3.0 新增）

`[SWS_EthSwt_00106]` ⌈ EthSwt 应支持 FIFO 最小缓冲区大小配置。 ⌋ ()（4.3.0 新增）

---

## 8 API 规范

### 8.1 导入类型

| 类型 | 来源 |
|---|---|
| `Std_ReturnType` | `Std` |
| `Std_VersionInfoType` | `Std` |
| `Eth_ModeType` | `Eth` |
| `Dem_EventIdType` | `Dem` |

### 8.2 类型定义

#### 8.2.1 `EthSwt_ConfigType`

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

#### 8.2.2 `EthSwt_PortIdxType`

```c
typedef uint8 EthSwt_PortIdxType;
```

#### 8.2.3 `EthSwt_MacVlanType`

```c
typedef struct {
    uint8 MacAddr[6];
    uint16 VlanId;
} EthSwt_MacVlanType;
```

#### 8.2.4 `EthSwt_ArlTableEntryType`

```c
typedef struct {
    EthSwt_MacVlanType MacVlan;
    EthSwt_PortIdxType PortIdx;
    uint32 TimeoutValue;
    boolean StaticEntry;
} EthSwt_ArlTableEntryType;
```

### 8.3 函数定义

#### 8.3.1 `EthSwt_Init`

```c
void EthSwt_Init(const EthSwt_ConfigType* ConfigPtr);
```

**描述**：初始化所有配置的以太网交换机。

**参数**：
- `ConfigPtr`：指向配置数据的指针。

**返回值**：无。

#### 8.3.2 `EthSwt_SetSwitchMode`

```c
Std_ReturnType EthSwt_SetSwitchMode(
    uint8 SwtIdx,
    Eth_ModeType Mode
);
```

**描述**：设置交换机模式（异步）。

#### 8.3.3 `EthSwt_GetSwitchMode`

```c
Std_ReturnType EthSwt_GetSwitchMode(
    uint8 SwtIdx,
    Eth_ModeType* ModePtr
);
```

**描述**：获取交换机模式。

#### 8.3.4 `EthSwt_SetPortMode`

```c
Std_ReturnType EthSwt_SetPortMode(
    uint8 SwtIdx,
    EthSwt_PortIdxType PortIdx,
    Eth_ModeType Mode
);
```

**描述**：设置端口模式。

#### 8.3.5 `EthSwt_GetPortMode`

```c
Std_ReturnType EthSwt_GetPortMode(
    uint8 SwtIdx,
    EthSwt_PortIdxType PortIdx,
    Eth_ModeType* ModePtr
);
```

**描述**：获取端口模式。

#### 8.3.6 `EthSwt_GetArlTable`

```c
Std_ReturnType EthSwt_GetArlTable(
    uint8 SwtIdx,
    uint16* NumEntriesPtr,
    EthSwt_ArlTableEntryType* ArlTablePtr
);
```

**描述**：获取 ARL 表内容。

#### 8.3.7 `EthSwt_SetArlTableEntry`

```c
Std_ReturnType EthSwt_SetArlTableEntry(
    uint8 SwtIdx,
    const EthSwt_ArlTableEntryType* EntryPtr
);
```

**描述**：设置 ARL 表条目。

#### 8.3.8 `EthSwt_DeleteArlTableEntry`

```c
Std_ReturnType EthSwt_DeleteArlTableEntry(
    uint8 SwtIdx,
    const EthSwt_MacVlanType* MacVlanPtr
);
```

**描述**：删除 ARL 表条目。

#### 8.3.9 `EthSwt_GetPortMacAddr`

```c
Std_ReturnType EthSwt_GetPortMacAddr(
    uint8 SwtIdx,
    EthSwt_PortIdxType PortIdx,
    uint8* MacAddrPtr
);
```

**描述**：获取交换机端口的 MAC 地址。

#### 8.3.10 `EthSwt_GetDropCounters`

```c
Std_ReturnType EthSwt_GetDropCounters(
    uint8 SwtIdx,
    EthSwt_DropCountersType* CountersPtr
);
```

**描述**：获取丢包计数器。

#### 8.3.11 `EthSwt_GetTxStats`

```c
Std_ReturnType EthSwt_GetTxStats(
    uint8 SwtIdx,
    EthSwt_TxStatsType* StatsPtr
);
```

**描述**：获取发送统计（4.3.0 重构）。

#### 8.3.12 `EthSwt_GetRxStats`

```c
Std_ReturnType EthSwt_GetRxStats(
    uint8 SwtIdx,
    EthSwt_RxStatsType* StatsPtr
);
```

**描述**：获取接收统计（4.3.0 重构）。

#### 8.3.13 `EthSwt_StoreConfiguration`

```c
Std_ReturnType EthSwt_StoreConfiguration(uint8 SwtIdx);
```

**描述**：存储运行时配置。

#### 8.3.14 `EthSwt_ResetConfiguration`

```c
Std_ReturnType EthSwt_ResetConfiguration(uint8 SwtIdx);
```

**描述**：重置配置为默认值。

#### 8.3.15 `EthSwt_SetPortMirror`（4.4.0 澄清）

```c
Std_ReturnType EthSwt_SetPortMirror(
    uint8 SwtIdx,
    EthSwt_PortMirrorConfigType* ConfigPtr
);
```

**描述**：配置端口镜像。

#### 8.3.16 `EthSwt_GetVersionInfo`

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

**描述**：返回 EthSwt 的版本信息。

> 摘要标记：完整 API 列表（25+ 函数）已涵盖 16 个核心函数；其余 API 如 `EthSwt_VerifyConfig`、`EthSwt_SetForwardingMode`、`EthSwt_GetAndResetMeasurementData`、`EthSwt_StartAllPorts`、`EthSwt_SetRatePolicer`、`EthSwt_GetRatePolicer`、`EthSwt_EnableTimeStamping`、`EthSwt_GetEgressTimeStamp`、`EthSwt_GetIngressTimeStamp`、`EthSwt_SetCompensationDelay`、`EthSwt_GetCompensationDelay`、`EthSwt_ReadMmd`、`EthSwt_WriteMmd` 等参见原文 PDF 第 8.3 节。

### 8.4 回调通知

#### 8.4.1 `EthSwt_ReadMiiIndication`

```c
void EthSwt_ReadMiiIndication(uint8 SwtIdx, uint8 PortIdx, uint8 RegAddr, uint16 RegVal);
```

**描述**：MII 读取完成回调。

#### 8.4.2 `EthSwt_WriteMiiIndication`

```c
void EthSwt_WriteMiiIndication(uint8 SwtIdx, uint8 PortIdx, uint8 RegAddr);
```

**描述**：MII 写入完成回调。

#### 8.4.3 `EthSwt_PortLinkStateChgIndication`

```c
void EthSwt_PortLinkStateChgIndication(
    uint8 SwtIdx,
    EthSwt_PortIdxType PortIdx,
    EthTrcv_LinkStateType LinkState
);
```

**描述**：端口链路状态变化回调。

### 8.5 调度函数

#### 8.5.1 `EthSwt_MainFunction`

```c
void EthSwt_MainFunction(void);
```

**描述**：周期性处理交换机状态轮询、ARL 表老化等。

**调度**：由 BSW 调度器调用（典型 10ms）。

### 8.6 期望的接口

#### 8.6.1 强制接口

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

#### 8.6.2 可选接口

| API | 描述 |
|---|---|
| `Spi_SyncTransmit` / `Spi_GetJobResult` | SPI 同步传输 |

#### 8.6.3 可配置接口

无。

---

## 9 时序图

> 摘要标记：本章包含约 10+ 个时序图。关键流程：
> - **图 1：EthSwt 初始化**：EcuM → `EthSwt_Init`。
> - **图 2：ARL 表读取**：`EthSwt_GetArlTable` → 异步完成。
> - **图 3：端口镜像配置**（4.4.0）。
> - **图 4：VLAN 成员资格配置**（4.3.0 重构）。
> - **图 5：速率策略器配置**（4.3.0）。
> - **图 6：双标签帧过滤**（4.3.0）。
> - **图 7：gPTP 时间戳延迟补偿**（4.3.0）。
> - **图 8：端口链路状态变化**。
> - **图 9：MII 寄存器访问**。
> - **图 10：级联计数器同步**（4.4.0）。

---

## 10 配置规范

### 10.1 容器结构

```
EthSwt
├── EthSwtGeneral
├── EthSwtConfigSet
└── EthSwtConfig (multi)
    ├── EthSwtDemEventParameterRefs
    ├── EthSwtPort (multi)
    │   ├── EthSwtPortDemEventParameterRefs
    │   ├── EthSwtPortMii
    │   ├── EthSwtPortVlanMembership (multi)
    │   ├── EthSwtPortMirrorConfig
    │   ├── EthSwtPortRatePolicer (multi)
    │   ├── EthSwtPortStatCounter (multi)
    │   └── EthSwtPortCompensation
    ├── EthSwtArlTable
    ├── EthSwtVlan
    ├── EthSwtRatePolicer
    └── EthSwtMeasurement
```

### 10.2 关键配置参数

#### 10.2.1 `EthSwtGeneral`

| 参数 | 类型 | 描述 |
|---|---|---|
| `EthSwtDevErrorDetect` | Boolean | 启用开发错误检测 |
| `EthSwtVersionInfoApi` | Boolean | 启用版本信息 API |
| `EthSwtIndex` | Integer | EthSwt 实例索引 |
| `EthSwtMulticoreSupport` | Boolean | 多核支持 |
| `EthSwtMainFunctionPeriod` | Float | 主函数周期 |
| `EthSwtNumberOfSwitches` | Integer | 交换机数 |
| `EthSwtArlTableTimeoutSupport` | Boolean | ARL 表超时支持（4.4.0） |
| `EthSwtCascadedCounterSyncSupport` | Boolean | 级联计数器同步支持（4.4.0） |

#### 10.2.2 `EthSwtConfig`

| 参数 | 类型 | 描述 |
|---|---|---|
| `EthSwtIdx` | Integer | 交换机索引 |
| `EthSwtRef` | Reference | 关联的交换机硬件 |
| `EthSwtNumberOfPorts` | Integer | 端口数 |
| `EthSwtPort` | Reference (multi) | 端口配置 |
| `EthSwtArlTable` | Reference | ARL 表配置 |
| `EthSwtVlan` | Reference (multi) | VLAN 配置 |
| `EthSwtRatePolicer` | Reference (multi) | 速率策略器配置 |
| `EthSwtMeasurement` | Reference | 测量配置 |
| `EthSwtDemEventParameterRefs` | Reference | DEM 事件引用 |

#### 10.2.3 `EthSwtPort`

| 参数 | 类型 | 描述 |
|---|---|---|
| `EthSwtPortIdx` | Integer | 端口索引 |
| `EthSwtPortMacAddr` | MacAddress | 端口 MAC 地址 |
| `EthSwtPortMii` | Reference | MII 配置 |
| `EthSwtPortVlanMembership` | Reference (multi) | VLAN 成员资格（4.3.0 重构） |
| `EthSwtPortMirrorConfig` | Reference | 端口镜像配置（4.4.0） |
| `EthSwtPortRatePolicer` | Reference (multi) | 速率策略器（4.3.0） |
| `EthSwtPortStatCounter` | Reference (multi) | 统计计数器（4.3.0 重构） |
| `EthSwtPortCompensation` | Reference | 延迟补偿（4.3.0） |
| `EthSwtPortDemEventParameterRefs` | Reference | DEM 事件引用 |

#### 10.2.4 `EthSwtArlTable`

| 参数 | 类型 | 描述 |
|---|---|---|
| `EthSwtArlTableSize` | Integer | ARL 表大小 |
| `EthSwtArlTableAgingTimeout` | Float | ARL 表老化超时（4.4.0） |
| `EthSwtArlTableStaticEntries` | Reference (multi) | 静态 ARL 条目 |

#### 10.2.5 `EthSwtVlan`（4.3.0 重构）

| 参数 | 类型 | 描述 |
|---|---|---|
| `EthSwtVlanId` | Integer | VLAN ID |
| `EthSwtVlanPriority` | Integer | VLAN 优先级 |

#### 10.2.6 `EthSwtRatePolicer`（4.3.0 新增）

| 参数 | 类型 | 描述 |
|---|---|---|
| `EthSwtRatePolicerIdx` | Integer | 速率策略器索引 |
| `EthSwtRatePolicerPortRef` | Reference | 端口引用 |
| `EthSwtRatePolicerBurstSize` | Integer | 突发大小 |
| `EthSwtRatePolicerRate` | Integer | 速率（bps） |

#### 10.2.7 `EthSwtPortMirrorConfig`（4.4.0 澄清）

| 参数 | 类型 | 描述 |
|---|---|---|
| `EthSwtPortMirrorSourcePort` | Reference | 源端口 |
| `EthSwtPortMirrorDestPort` | Reference | 目标端口 |
| `EthSwtPortMirrorDirection` | Enum | 方向（Ingress / Egress / Both） |

### 10.3 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_EthernetSwitchDriver.pdf`（132 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 标准引用。
  - **摘要标记**：第 6 章需求可追踪性表涵盖 60+ 项需求；第 8.3 节 API 列出 16 个核心函数（原文 25+ 个）；第 9 章时序图列出 10 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、ARL 表、VLAN、端口镜像、配置容器均已涵盖。