# DIO 驱动需求（Requirements on DIO Driver）
> **AUTOSAR CP Release 4.4.0**
## 文档元信息
| 字段 | 内容 |
|---|---|
| **文档标题** | DIO 驱动需求（Requirements on DIO Driver） |
| **文档所有者** | AUTOSAR |
| **文档责任方** | AUTOSAR |
| **文档标识号** | 191 |
| **文档状态** | Final（最终版） |
| **所属 AUTOSAR 标准** | Classic Platform（经典平台） |
| **所属标准版本** | 4.4.0 |
## 文档变更历史（Document Change History）
| 日期 | 版本 | 变更人 | 变更描述 |
|---|---|---|---|
| 2018-10-31 | 4.4.0 | AUTOSAR Release Management | 编辑性变更 |
| 2017-12-08 | 4.3.1 | AUTOSAR Release Management | 移除对 BMW 和 HIS 文档的引用；编辑性变更 |
| 2016-11-30 | 4.3.0 | AUTOSAR Release Management | 新增第 5 章：需求追踪 |
| 2015-07-31 | 4.2.2 | AUTOSAR Release Management | 编辑性变更 |
| 2014-10-31 | 4.2.1 | AUTOSAR Release Management | 编辑性变更 |
| 2013-03-15 | 4.1.1 | AUTOSAR Administration | 需求 ID 变更；更新以实现需求可追溯性 |
| 2011-12-22 | 4.0.3 | AUTOSAR Administration | 新增 SRS_Dio_12900 |
| 2010-09-30 | 3.1.5 | AUTOSAR Administration | 法律声明修订 |
| 2008-08-13 | 3.1.1 | AUTOSAR Administration | 法律声明修订 |
| 2007-12-21 | 3.0.1 | AUTOSAR Administration | 扩展文档元信息；小幅布局调整 |
| 2007-01-24 | 2.1.15 | AUTOSAR Administration | "用户建议"修订；新增"修订信息" |
| 2006-11-28 | 2.1 | AUTOSAR Administration | 法律声明修订 |
| 2006-05-16 | 2.0 | AUTOSAR Administration | 作为独立文档发布。SRS SPAL V1.0.0 已被拆分为 15 个独立文档，以发布 2.0 |
| 2005-05-31 | 1.0 | AUTOSAR Administration | 作为 SRS SPAL V1.0.0 的一部分初始发布 |
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## 目录（Table of Contents）
1. [文档范围（Scope of document）](#1-文档范围)
- 1.1 [约束（Constraints）](#11-约束)
2. [如何阅读本文档（How to read this document）](#2-如何阅读本文档)
- 2.1 [使用的约定（Conventions used）](#21-使用的约定)
- 2.2 [需求结构（Requirement structure）](#22-需求结构)
3. [缩略语与缩写（Acronyms and abbreviations）](#3-缩略语与缩写)
4. [功能概述（Functional Overview）](#4-功能概述)
- 4.1 [DIO 驱动（DIO Driver）](#41-dio-驱动)
5. [需求追踪（Requirements Tracing）](#5-需求追踪)
6. [需求规范（Requirement Specification）](#6-需求规范)
- 6.1 [功能需求（Functional Requirements）](#61-功能需求)
- 6.1.1 [DIO 驱动](#611-dio-驱动)
- 6.2 [非功能需求（Non-Functional Requirements）](#62-非功能需求)
- 6.2.1 [DIO 驱动](#621-dio-驱动)
7. [参考文献（References）](#7-参考文献)
- 7.1 [AUTOSAR 交付物（Deliverables of AUTOSAR）](#71-autosar-交付物)
---
## 1 文档范围（Scope of document）
本文档规定了 DIO 驱动模块的需求。
### 1.1 约束（Constraints）
基础软件模块需求规范的首要范围是非安全相关系统。因此，安全需求被分配到中等优先级。
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## 2 如何阅读本文档（How to read this document）
每个需求都有其唯一的标识符，以 "BSW"（"Basic Software" 的缩写）前缀开头。对于任何审阅注释、评论或问题，请参考此唯一 ID 而不是章节或页码！
### 2.1 使用的约定（Conventions used）
- AUTOSAR 文档中需求的表示遵循 [TPS_STDT_00078] 中指定的表。
- 在需求中，使用以下特定语义（取自互联网工程任务组 IETF 的征求意见稿 RFC 2119）。
本文件中使用的关键字 "MUST"、"MUST NOT"、"REQUIRED"、"SHALL"、"SHALL NOT"、"SHOULD"、"SHOULD NOT"、"RECOMMENDED"、"MAY" 和 "OPTIONAL" 应按照 RFC 2119 中的描述进行解释。请注意，它们所使用文档的需求级别会修改这些词的强制力。
- **MUST**：这个词，或术语 "REQUIRED" 或 "SHALL"，意味着该定义是规范的绝对要求。
- **MUST NOT**：这个词组，或词组 "SHALL NOT"，意味着该定义是规范的绝对禁止。
- **SHOULD**：这个词，或形容词 "RECOMMENDED"，意味着在特定情况下可能存在忽略特定条目的有效理由，但在选择不同方案之前必须充分理解并仔细权衡其全部含义。
- **SHOULD NOT**：这个词组，或词组 "NOT RECOMMENDED"，意味着在特定情况下特定行为可能是可接受的甚至是有用的，但在实现任何带有此标签描述的行为之前，应理解其全部含义并仔细权衡该情况。
- **MAY**：这个词，或形容词 "OPTIONAL"，意味着某个项目是真正可选的。
### 2.2 需求结构（Requirement structure）
每个模块特定章节包含基础软件模块的简短功能描述。同一类型的需求在每个章节内按以下标题分组（如果适用）：
**功能需求（Functional Requirements）：**
- 配置（Configuration）
- 初始化（Initialisation）
- 正常运行（Normal Operation）
- 关闭操作（Shutdown Operation）
- 故障操作（Fault Operation）
- ...
**非功能需求（Non-Functional Requirements）：**
- 时间需求（Timing Requirements）
- 资源使用（Resource Usage）
- 可用性（Usability）
- 对其他 WP 的输出
- ...
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## 3 缩略语与缩写（Acronyms and abbreviations）
| 缩略语 | 描述 |
|---|---|
| CS | 片选（Chip select） |
| DIO | 数字输入输出（Digital Input Output） |
| ECU | 电控单元（Electric Control Unit） |
| EOL | 终端产线（End Of Line），常用于 "EOL 编程" 或 "EOL 配置" |
| ICU | 中断捕获单元（Interrupt Capture Unit） |
| MAL | 微控制器抽象层的旧名称（已被 MCAL 取代，因为 'MAL' 在法语中意为 'bad'） |
| MCAL | 微控制器抽象层（Microcontroller Abstraction Layer） |
| MCU | 微控制器单元（Microcontroller Unit） |
| MMU | 内存管理单元（Memory Management Unit） |
| Master | 控制其他设备（从设备）的设备 |
| Slave | 完全由主设备控制的设备 |
| NMI | 不可屏蔽中断（Non maskable interrupt） |
| OS | 操作系统（Operating System） |
| PLL | 锁相环（Phase Locked Loop） |
| PWM | 脉宽调制（Pulse Width Modulation） |
| RX | 接收（Reception，在总线通信的上下文中） |
| SPAL | 此工作组名称 |
| SFR | 特殊功能寄存器（Special Function Register） |
| RTE | 运行时环境（Runtime environment） |
| WP | 工作包（Work Package） |
| 缩写 | 描述 |
|---|---|
| STD | 标准（Standard） |
| REQ | 需求（Requirement） |
| UNINIT | 未初始化（Uninitialized） |
由于这是面向专业人士的专业文档，其他所有术语均假定为已知。
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## 4 功能概述（Functional Overview）
### 4.1 DIO 驱动（DIO Driver）
DIO 驱动提供基于端口和通道的读写访问，以访问内部通用 I/O 端口。读写行为是无缓冲的。此驱动的基本行为是同步的。
DIO 驱动中使用以下表达式：
| 表达式 | 解释 |
|---|---|
| DIO 通道（DIO channel） | 表示单个通用数字输入/输出引脚 |
| DIO 端口（DIO port） | 表示由硬件分组的多个 DIO 通道，可同步访问（通常由一个硬件寄存器控制）。例如：Freescale HC08 的 Port A（8 位） |
| DIO 通道组（DIO channel group） | 表示由逻辑组表示的多个相邻 DIO 通道。DIO 通道组是 DIO 端口的一个子集，可同步访问。例如：8 位端口的端口引脚 2..6 |
---
## 5 需求追踪（Requirements Tracing）
| 需求 | 描述 | 由...满足 |
|---|---|---|
| RS_BRF_01024 | AUTOSAR 应提供公共符号的命名规则 | SRS_Dio_12355 |
| RS_BRF_01864 | AUTOSAR 微控制器抽象应提供 I/O 信号到数字 I/O 端口的映射 | SRS_Dio_12003, SRS_Dio_12004, SRS_Dio_12005, SRS_Dio_12006, SRS_Dio_12007, SRS_Dio_12008, SRS_Dio_12352, SRS_Dio_12424, SRS_Dio_12900 |
---
## 6 需求规范（Requirement Specification）
### 6.1 功能需求（Functional Requirements）
#### 6.1.1 DIO 驱动
##### 6.1.1.1 配置与初始化（Configuration and Initialization）
端口结构的配置和初始化不属于 DIO 驱动的范畴。这由 Port 驱动完成（请参见 [SRS_Port_12001] 端口引脚属性配置）。
**6.1.1.1.1 [SRS_Dio_12355] 应配置符号名称**
⌈
| 字段 | 内容 |
|---|---|
| Type | Valid |
| Description | DIO 驱动应允许对以下符号名称进行静态配置：
- DIO 通道名称
- DIO 通道组名称
- DIO 端口名称 |
| Rationale | 为 DIO 通道提供人类可读的符号名称。 |
| Use Case | -- |
| Dependencies | -- |
| Supporting Material | -- |
⌋(RS_BRF_01024)
##### 6.1.1.2 正常运行（Normal Operation）
**6.1.1.2.1 [SRS_Dio_12003] DIO 驱动应提供将数据字写入已分配 DIO 端口的服务**
⌈
| 字段 | 内容 |
|---|---|
| Type | Valid |
| Description | DIO 驱动应提供将数据字写入已分配 DIO 端口的服务。
该操作应为无缓冲的。
对端口的输入功能不应有影响。 |
| Rationale | 基本功能 |
| Use Case | 对整个 DIO 端口的写访问。 |
| Dependencies | [SRS_Dio_12352] 一般读/写行为 |
| Supporting Material | -- |
⌋(RS_BRF_01864)
**6.1.1.2.2 [SRS_Dio_12004] DIO 驱动应提供将可选数量的相邻位写入 DIO 端口已分配部分的服务**
⌈
| 字段 | 内容 |
|---|---|
| Type | Valid |
| Description | DIO 驱动应提供将可选数量的相邻位写入 DIO 端口已分配部分的服务。该操作应为无缓冲的。 |
| Rationale | 允许同时设置具有多个外部分配的 DIO 端口的一组 DIO 通道。 |
| Use Case | 对具有多个分配的 DIO 端口的写访问。 |
| Dependencies | [SRS_Dio_12352] 一般读/写行为 |
| Supporting Material | -- |
⌋(RS_BRF_01864)
**6.1.1.2.3 [SRS_Dio_12005] DIO 驱动应提供对单个 DIO 通道的写访问服务**
⌈
| 字段 | 内容 |
|---|---|
| Type | Valid |
| Description | DIO 驱动应提供对单个 DIO 通道（特定端口引脚）的写访问服务。 |
| Rationale | 高效处理单个 DIO 通道。 |
| Use Case | 对特定 DIO 通道（端口引脚）的写访问。 |
| Dependencies | [SRS_Dio_12352] 一般读/写行为 |
| Supporting Material | -- |
⌋(RS_BRF_01864)
**6.1.1.2.4 [SRS_Dio_12006] DIO 驱动应提供从已分配 DIO 端口读取数据字的服务**
⌈
| 字段 | 内容 |
|---|---|
| Type | Valid |
| Description | DIO 驱动应提供从已分配 DIO 端口读取数据字的服务。该操作应为无缓冲的。对端口的输出功能不应有影响。 |
| Rationale | 基本功能 |
| Use Case | 对整个 DIO 端口的读访问。 |
| Dependencies | [SRS_Dio_12352] 一般读/写行为 |
| Supporting Material | -- |
⌋(RS_BRF_01864)
**6.1.1.2.5 [SRS_Dio_12007] DIO 驱动应提供从 DIO 端口已分配部分读取可选数量相邻位的服务**
⌈
| 字段 | 内容 |
|---|---|
| Type | Valid |
| Description | DIO 驱动应提供从 DIO 端口已分配部分读取可选数量相邻位的服务。该操作应为无缓冲的。 |
| Rationale | 基本功能 |
| Use Case | 对具有多个分配的 DIO 端口的读访问。 |
| Dependencies | [SRS_Dio_12352] 一般读/写行为 |
| Supporting Material | -- |
⌋(RS_BRF_01864)
**6.1.1.2.6 [SRS_Dio_12008] DIO 驱动应提供读取已分配 DIO 通道一个位的服务**
⌈
| 字段 | 内容 |
|---|---|
| Type | Valid |
| Description | DIO 驱动应提供读取已分配 DIO 通道（特定端口引脚）一个位的服务。该操作应为无缓冲的。 |
| Rationale | 高效处理单个 DIO 通道。 |
| Use Case | 对特定 DIO 通道的读访问。 |
| Dependencies | [SRS_Dio_12352] 一般读/写行为 |
| Supporting Material | -- |
⌋(RS_BRF_01864)
**6.1.1.2.7 [SRS_Dio_12900] DIO 驱动应提供翻转服务**
⌈
| 字段 | 内容 |
|---|---|
| Type | Valid |
| Description | DIO 驱动应提供翻转服务（将已分配 DIO 通道（特定端口引脚）的一个位从 1 翻转为 0 或从 0 翻转为 1）并在翻转后返回该通道的电平。该操作应为无缓冲的。 |
| Rationale | 高效处理单个 DIO 通道。 |
| Use Case | 对特定 DIO 通道进行翻转电平的读和写访问。 |
| Dependencies | [SRS_Dio_12352] 一般读/写行为 |
| Supporting Material | -- |
⌋(RS_BRF_01864)
**6.1.1.2.8 [SRS_Dio_12352] DIO 驱动应允许对 DIO 端口、通道组和通道进行读写**
⌈
| 字段 | 内容 |
|---|---|
| Type | Valid |
| Description | DIO 驱动应允许对 DIO 端口、通道组和通道进行读写，而不考虑其方向配置。
如果对配置为输入的通道进行写入，则该值应写入输出寄存器，但不会出现在物理端口引脚上。
如果读取配置为输出的通道，则在硬件支持的情况下读取真实引脚电平的值。否则，读取端口输出寄存器的值。 |
| Rationale | 简化所有 DIO 读写服务的实现。允许输出引脚的回读。允许在将端口引脚切换到输出方向之前预设输出值。 |
| Use Case | 请参见原理。 |
| Dependencies | -- |
| Supporting Material | -- |
⌋(RS_BRF_01864)
### 6.2 非功能需求（Non-Functional Requirements）
#### 6.2.1 DIO 驱动
**6.2.1.1 [SRS_Dio_12424] 提供 DIO 访问的原子性**
⌈
| 字段 | 内容 |
|---|---|
| Type | Valid |
| Description | DIO 驱动的所有可重入函数应以原子方式执行以下访问操作：
- DIO 端口
- DIO 通道
- DIO 通道组 |
| Rationale | 避免 DIO 驱动 API 函数并发访问中的数据完整性问题。 |
| Use Case | 特定微控制器（或特定编译器）不提供对单个端口引脚的原子访问。因此，实现必须对整个端口使用读-修改-写操作。如果不阻塞并发访问，则对同一端口的引脚的并发访问将导致数据完整性问题。 |
| Dependencies | -- |
| Supporting Material | -- |
⌋(RS_BRF_01864)
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## 7 参考文献（References）
### 7.1 AUTOSAR 交付物（Deliverables of AUTOSAR）
- **[DOC_LAYERED_ARCH]** 分层软件架构，AUTOSAR_EXP_LayeredSoftwareArchitecture.pdf
- **[AUTOSAR_GLOSSARY]** 词汇表，AUTOSAR_TR_Glossary.pdf
- **[SRS_BSW_GENERAL]** 基础软件模块的一般需求，AUTOSAR_SRS_BSWGeneral.pdf
- **[SRS_BSW_SPAL]** SPAL 的一般需求，AUTOSAR_SRS_SPALGeneral.pdf
- **[TPS_STDT_0078]** 软件标准化模板，AUTOSAR_TPS_StandardizationTemplate.pdf
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## 翻译说明
本文档为 AUTOSAR 4.4.0 版本 DIO 驱动软件需求规范的中文翻译。保留了所有需求 ID（SRS_Dio_xxxxx）、参考标识符及模块缩写。原始文档共 15 页，本翻译涵盖了全部章节内容。