一文搞懂AUTOSAR的DEM模块

开垦者

Dem全称为Diagnostic Event Manager，负责故障事件的处理、故障数据的存储和管理。简单说其功能是故障事件确认前的故障debounce，故障事件确认时的故障数据存储，故障发生后的故障老化、故障替代。

01.
AUTOSAR DEM模块整体框架
AUTOSAR标准中对Dem模块最上层分了两菜单栏（参见图1），分别是DemConfigSet，DemGeneral。其中DemConfigSet负责不同DTC、event等的配置，DemGeneral负责DTC、event的共用部分，包括冻结帧、扩展帧、使能条件等。



图1 Dem的上层架构

下面主要介绍上层菜单下的配置选项。
DemConfigSet
DemConfigSet下包含图2所示的配置项，下面针对常用的配置选项进行介绍。


图2 DemConfigSet配置项
1. DemComponent

DemComponent又名MonitorComponent，主要用于有关联的故障事件。比如传感本身发生故障，这时控制器读取的数据应该被视为无效。一个DemComponent是若干故障事件的集合，在DemComponent内部，故障事件有优先级，当最高优先级的故障事件状态为Failed导致其他故障事件状态也为Failed，或者父节点DemComponent的状态为Failed导致子节点DemComponent内的故障事件状态变成Failed，这种故障叫做连续错误（CONSECUTIVE FAULT），其他被认为是偶发错误（CAUSAL FAULT）。另外如果DemComponent内部故障事件优先级被忽略，那么仅有当父节点DemComponent的状态为Failed导致子节点DemComponent内的故障事件状态变成Failed被称作是连续错误（CONSECUTIVE FAULT）。

2. DemDTCAttributes

DemDTCAttributes用于配置DTC的属性，包括老化周期、故障优先级、存储方式（立即存储还是下电存储）、快照数据需记录的最大组数以及参考的冻结帧数据快照数据、故障数据存储的memory等，其中快照数据、扩展数据等需要在DemGeneral中配置。

3. DemDTC

DemDTC用于配置故障的DTC值（诊断故障码）、DTC的严重程度以及参考的DTC属性、Obd属性等。

4. DemDebounceCounterBaseClass、DemDebounceTimeBaseClass

这两项主要用于为不同的故障事件配置不同的debounce策略，可以是基于计数器的debounce策略，也可以是基于时间的debounce策略，或者由SWC自定义，具体请查看AUTOSAR故障Debounce策略。

5. DemObdDTC

DemObdDTC用于配置obd类故障事件是否支持Pto以及故障事件的DTC值等。

6. DemPidClass

用于配置Pid以及相关联的应用层信号。

7. DemEventParameter

DemEventParameter用于配置故障的类型（BSW or SWC）、故障需要多少个运行循环才能确认、是否支持预存储功能、故障事件的debounce策略以及参考的DTC属性、DemComponent、使能条件、运行循环等。

以上参数基本为DemConfigSet比较重要的配置项，其他未介绍的可以查看标准。

DemGeneral

DemGeneral主要用于配置DemConfigSet中不同event、DTC共用的一些参数，所以相对来说比较杂，下面针对一些进行介绍。

1. DemDataElementClass

DemDataElementClass用于配置内部、外部元素，如表1所示，用于配置扩展数据和快照数据的数据源。其中内部元素如表2所示，外部元素主要分通过C/S或S/R接口获取应用层的数据。

DemExternalCSDataElementClass	This container contains the configuration (parameters) for an external  client/server based data element class. It defines, how the Dem can obtain  the value of the data element from either a SWC or another BSW module. Whether  a client/server port or a C function-call is used, is defined by DemDataElementUsePort.
DemExternalSRDataElementClass	This container contains the configuration (parameters) for an external  sender/receiver based data elementclass. It defines, how the Dem can obtain  the value of the data element from a SWC, by using a sender/receiver port.
DemInternalDataElementClass	This container contains the configuration (parameters) for an internal  data element class.

表1 DemDataElementClass中三种数据

DEM_AGINGCTR_DOWNCNT	map  down-counting Dem-internal aging counter, max. range: 1 byte
DEM_AGINGCTR_UPCNT	map up-counting  Dem-internal aging counter, max. range: 1 byte
DEM_CURRENT_FDC	map up-counting  Dem-internal fault detection counter, max. range: 1 byte
DEM_CYCLES_SINCE_FIRST_FAILED	map Dem-internal  Operation Cycle Counter - Cycles since first failed, max. range: 1 byte
DEM_CYCLES_SINCE_LAST_FAILED	map Dem-internal  Operation CycleCounter - Cycles since last failed, max. range: 1 byte
DEM_FAILED_CYCLES	map Dem-internal  Operation Cycle Counter - Failed cycles, max. range: 1byte
DEM_MAX_FDC_DURING_CURRENT_CYCLE	map Dem-internal  DTC Fault Detection Counter maximum value during current operation cycle,  max. range: 1 byte
DEM_MAX_FDC_SINCE_LAST_CLEAR	map Dem-internal  DTC Fault Detection Counter maximum value since last clear, max. range: 1  byte
DEM_OCCCTR	map Dem-internal  occurrence counter, max. range: 1 byte
DEM_OVFLIND	map Dem-internal  overflow indication, max. range: 1 byte (0 = False, 1 =True)
DEM_SIGNIFICANCE	map (static)  Dem-internal event significance (refer to DemDTCSignificance), max. range: 1byte  (0 = OCCURRENCE, 1 = FAULT)

表2 内部参数

2. DemDidClass

DemDidClass用于配置快照数据的Did 以及对应的DemDataElementClass。

3. DemExtendedDataRecordClass

该项用于配置扩展数据的id、扩展数据触发储存条件和参考的DemDataElementClass。

4. DemFreezeFrameRecordClass

该项主要用于配置快照数据的触发存储条件以及快照id。

5. DemFreezeFrameClass

该项用于配置快照数据包含的数据，数据来自DemDataElementClass。

02.
DEM DTC的Debounce策略
故障诊断是由Dem模块和SWC共同完成的，如下图3所示，SWC中的Monitor Function对故障条件进行实时监控，并实时将故障条件的判定结果反馈至Dem模块判断是否发生故障，如图4所示。



图3 SWC与Dem模块



图4  Dem_SetEventStatus调用示意图

故障诊断由SWC与Dem模块共同完成的，故故障的debounce策略即可在SWC中实现，也可在Dem模块中实现。如果在SWC中，Dem_SetEventStatus()函数传给Dem的状态为passed或failed，如果在Dem，Dem_SetEventStatus()函数传给Dem的状态为prepassed或prefailed。下面主要介绍在Dem中实现的debounce策略。Dem中提供了两种debounce策略，分别为基于计数器的debounce策略和基于时间的debounce策略，如图5所示。


图5 dem模块支持的debounce策略

基于计数器的Debounce策略
在这种策略下，Dem会提供一个计数器（fault detection counter）用来记录判断的结果，当Diagnostic Monitor上报至dem的状态为prefailed，计数器会按步长增加，当达到设定的限值时，故障状态变成failed。当上报状态为prepassed，计数器按步长减少，当达到设定的限值时，故障状态变成passed。当以下对改策略涉及的重要参数进行解释。1、FDC(fault detection counter)：错误计数器，其范围为-128~127；2、DemDebounceCounterFailedThreshold：故障从prefailed状态跳转至failed的限值；3、DemDebounceCounterPassedThreshold：故障从prepassed状态跳转至passed状态的限值；4、DemDebounceCounterIncrementStepSize：当DiagnosticMonitor上报Prefailed，错误计数器的增加量；5、DemDebounceCounterDecrementStepSize：当DiagnosticMonitor上报Prepassed，错误计数器减少量；6、DemDebounceCounterJumpDown：是否使能JumpDown功能。JumpDown功能是指当上一次Diagnostic Monitor上报的状态是prefailed，而当前上报的是prepassed，且当前计数器的值大于DemDebounceCounterJumpDownValue，错误计数器的值会重置为DemDebounceCounterJumpDownValue。如果JumpDown功能禁止，计数器按步长减少；7、DemDebounceCounterJumpDownValue：当JumpDown功能使能，该变量定义了计数器的重置值；8、DemDebounceCounterJumpUp：是否使能JumpUp功能。JumpUp功能是指当上一次Diagnostic Monitor上报的状态是prepassed，而这次上报的是prefailed，且当前计数器的值小于DemDebounceCounterJumpUpValue，错误计数器的值会重置为DemDebounceCounterJumpUpValue。如果JumpUp功能禁止，计数器按步长增加；
9：DemDebounceCounterJumpUpValue：当JumpUp功能使能，该变量定义了计数器的重置值；

下面用图6来讲解以上参数及基于计数器的debounde策略。



图6 基于计数器的debounce策略图
其中：

1、5表示JumpDown功能；3、4表示JumpUp功能；2表示当前计数器小于DemDebounceCounterJumpDownValue ，所JumpDown功能没有激活；6表示DemDebounceCounterJumpDownValue ；7表示DemDebounceCounterJumpUpValue；8表示DemDebounceCounterFailedThreshold ；9表示DemDebounceCounterPassedThreshold ；10、12表示故障确认，由于计数器的值达到了fail的限值；11故障恢复，由于计数器的值达到pass的限值；13表示Dem接收的状态为failed，所以故障直接置位；14表示Dem接到的状态为passed，所以故障恢复；15表示DemDebounceCounterIncrementStepSize；
16表示DemDebounceCounterDecrementStepSize；

基于时间的Debounce策略
在这种策略下，计数器的初始值为0，其范围为-128~127，当Dem接收到Diagnostic Monitor发送的状态值开始计数，计数器的增长方向由接收到的状态决定，当计数器的值在一定时间达到阈值，完成此次判断，如果在未达到阈值时，Dem接收的状态发生变化，计数器会重新开始计数，并且计数方向也发生转变。对于基于时间debounce的策略主要配置以下几个参数：
1、DebounceTimeBasedTaskTime：该变量定义基本的检测周期；

2、DemDebounceTimeFailedThreshold：定义故障状态从prefailed跳转至failed需要多少个DebounceTimeBasedTaskTime周期；

3、DemDebounceTimeFailedThreshold：定义故障状态从prepassed跳转至passed需要多少个DebounceTimeBasedTaskTime周期；
下面用图7来讲解以上参数以及基于时间的debounce策略。


图7 基于时间的debounce策略图
其中：
t failed：表示故障failed需要的时间，该值等于DebounceTimeBasedTaskTime乘以DemDebounceTimeFailedThreshold；t passed：表示故障passed需要的时间，该值等于DebounceTimeBasedTaskTime乘以DemDebounceTimePassedThreshold；1、表示Diagnostic Monitor传至Dem的状态为prefailed；并经过t failed时间故障状态编程failed；2、表示Diagnostic Monitor传至Dem的状态为prepassed；此时计数器重新开始计数;3、由于2时刻开始计数未达到阈值时，Dem接收的状态发生变化，此时计数器开始重新计数，并计数方向发生变化，经过t failed时间后，故障状态编程failed。4、Dem接收的状态为failed，所以故障直接置位了；5、Dem接收的状态为passed，所以故障直接恢复了；6、表示故障已发生；7、表示故障未发生；
03.
DEM 故障数据存储策略在AUTOSAR的Dem模块中提供了DemEventDisplacementStrategy配置选项用于选择不同故障数据存储策略，分别为DEM_DISPLACEMENT_NONE,DEM_DISPLACEMENT_PRIO_OCC,DEM_DISPLACEMENT_FULL。当故障存储策略选择为DEM_DISPLACEMENT_NONE，如果故障数据存储区存满时，新发生故障的数据不会被存储；当故障存储策略选择DEM_DISPLACEMENT_PRIO_OCC，通过比较故障优先级(Priority)、故障发生时间(Occurrence)、bit6(TestNotCompletedThisOperationCycle bit)状态判断故障数据是否存储；当故存储策略选择DEM_DISPLACEMENT_FULL时，通过比较故障优先级(Priority)、故障发生时间(Occurrence)、bit6(TestNotCompletedThisOperationCycle bit)状态和故障状态(Active/Passive status)判断故障数据是否存储。其中故障优先级(Priority)是在开发Dem模块时，对各故障配置一个固定的优先级；故障发生时间(Occurrence)是指故障上报至Dem模块的时间，当故障再次发生(同一个驾驶循环)新的故障数据会覆盖上次一的故障数据；故障状态(Active/Passive status)是指故障当前的状态，Active代表故障发生，Passive代表故障未发生。图8是AUTOSAR故障数据存储的详细逻辑图。


图8 故障存储策略

如果DemOBDEventDisplacement设置为TRUE，，则故障存储策略会忽略满足以下条件的故障：
已有故障为排放相关的故障(AND)已有故障触发了MIL(OR)Pending位置位为1(OR)(已有故障有合法的冻结帧数据(OR)已有故障优先级大于或等于当前故障)。
04.
DEM DTC 状态位含义DTC status表示一个故障的状态，是故障数据存储、故障老化等机制的依据条件之一，DTC status总共包含8位，各位的含义见表3：

Bit	描述
0	TestFailed
1	TestFailedThisOperationCycle
2	PendingDTC
3	ConfirmedDTC
4	testNotCompletedSinceLastClear
5	testFailedSinceLastClear
6	TestNotCompletedThisOperationCycle
7	WarningIndicatorRequested

表3 DTC status

下面先对八个状态位进行详细介绍。

Bit0 testFailed

故障诊断通常是周期性执行的，如果当前周期检测到故障条件满足，表示故障发生了，testFailed会立即置1，下一个周期如果检测到该故障条件未满足，则testFailed会立即恢复为0。testFailed恢复为0还有两种情况：一种调用Dem<…>clearDTC函数清除故障信息（USD 0x14服务，或OBD 0x04服务），第二种调用Dem_ResetEventStatus函数对该故障状态位进行复位。testFailed逻辑图见图9。

AUTOSAR标准中对testFailed还有关于是否需要存储的描述，可以通过配置项DemStatusBitStorageTestFailed进行配置。对于支持WWH-OBD的控制器则需将该配置项配置为true。



图9 testFailed位逻辑图

Bit1 TestFailedThisOperationCycle

TestFailedThisOperationCycle用于表示当前运行循环是否出现过testFailed = 1。一旦testFailed出现过置1的情况，TestFailedThisOperationCycle会被置1，TestFailedThisOperationCycle位恢复为0的条件有两种：第一种是用Dem<…>clearDTC函数清除故障信息（USD 0x14服务，或OBD 0x04服务）；第二种是该运行循环结束或新的运行循环开始。TestFailedThisOperationCycle的变化逻辑请参照图10.



图10 TestFailedThisOperationCycle位逻辑图

Bit2 PendingDTC

PendingDTC用于表示故障在当前运行循环或者上一个运行循环出现过testFailed被置位为1，并且PendingDTC的状态只有在当前循环测试完毕之后才会更新，也就是说如果上一个循环故障发生了，PendingDTC位置1，当前循环故障没有发生，但是PendingDTC仍为1，只有在下一个循环才会恢复为0。该位恢复0的条件有两种：第一种是用Dem<…>clearDTC函数清除故障信息（USD 0x14服务，或OBD 0x04服务）；第二种是当前运行TestFailedThisOperationCycle未置为1，且TestNotCompletedThisOperationCycle未置为1，同时运行循环结束或者下一个运行循环开始。该位的逻辑图见图11。

PendingDTC主要用于某些故障需要多个运行循环才能确认（Bit3 confirmedDTC=1）的情况下，目前遇到的主要是OBD排放相关的故障需要实现PendingDTC位。



图11 PendingDTC逻辑图

Bit3 confirmedDTC

confirmedDTC表示故障已经确认，故障数据存储至EEPROM或者FEE（如果支持实时存故障数据）。另外需要注意的是confirmedDTC置位为1不表示故障还发生，故障当前是否发生主要由testFailed状态确定。该位恢复为0的条件有以下三种：第一种为故障老化；第二种为故障替代；第三种是用Dem<…>clearDTC函数（USD 0x14服务，OBD为 0x04服务）清除故障信息。该位的逻辑图见图12.



图12 confirmedDTC逻辑图

Bit4 TestNotCompletedSinceLastClear

TestNotCompletedSinceLastClear表示自从上次调用Dem<…>clearDTC函数清除故障信息后，是否成功执行对故障进行检测，该位的逻辑图见图13。

TestNotCompletedSinceLastClear=1，表示该故障自从上次清除之后还未进行检测。

TestNotCompletedSinceLastClear =0，表示该故障自从上次清除之后已成功进行检测。



图13 TestNotCompletedSinceLastClear逻辑图

Bit5 TestFailedSinceLastClear

TestFailedSinceLastClear表示自从上次动用Dem<…>clearDTC函数清除故障信息后，testFailed是否出现过置位为1。TestFailedSinceLastClear=0表示自从上次清除DTC之后，故障未发生过，TestFailedSinceLastClear=1表示自从上次清除之后故障又发生过。该位的复位条件有三种：第一种为调用Dem<…>clearDTC函数（USD 0x14服务，OBD为 0x04服务）清除故障信息，第二种是故障老化；第三种为故障替代。该位的逻辑图请参照图14。



图14 TestFailedSinceLastClear逻辑图

Bit6 testNotCompletedThisOperationCycle

testNotCompletedThisOperationCycle表示该运行循环故障是否进行检测，或者说故障是否进行测试，该位的逻辑图见图15。

testNotCompletedThisOperationCycle=0表示当前循环已对该故障进行检测，进行测试。

testNotCompletedThisOperationCycle=1表示当前循环还未对该故障进行检测，进行测试。



图15 testNotCompletedThisOperationCycle逻辑图

Bit7 WarningIndicatorRequested

WarningIndicatorRequested用于某些故障发生需要通过仪表盘的MIL灯通知用户。

WarningIndicatorRequested=1表示请求点亮仪表盘的MIL灯。

WarningIndicatorRequested=0表示不请求点亮仪表盘的MIL灯。

对于不需要通过仪表盘告知用户的故障，WarningIndicatorRequested始终为0，该位的逻辑图见图16.



图16 WarningIndicatorRequested逻辑图

上面主要单独对DTC status的各位进项介绍，下面通过一张状态图（如图17）来介绍各状态位的变化。


图17 状态图
其中：

0 表示接收到清除故障信息命令，初始化DTCstatus byte；1,2表示在运行循环1中故障检测，或者说故障测试已经开始，所以bit4、bit6状态发生变化；3,4,5,6表示testFailed，TestFailedThisOperationCycle，pendingDTC，testFailedSinceLastClear位同时从0变为1，表示已检测到故障发生，但该故障需要两个运行周期才能确认，所以confirmedDTC还是为0.7表示故障恢复；8表示故障再次发生；9,10表示在运行循环1结束，运行循环2开始的分界点，由于运行循环2中故障还未进行故障诊，所以testFailedThisOperationCycle状态从1变成0，testNotCompletedThisOperationCycle状态从0变成1；11表示在运行循环2中故障检测还未开始，这时testfailed的状态可以有制造商指定是否保留上一个循环中testFailed的状态，在AUTOSAR中可以通过DemStatusBitStorageTestFailed配置项配置；12表示在运行循环2中故障检测已经执行；13、14表示在运行循环2中故障发生了，所以testfailed、testFailedThisMonitoringCycle置位为1；15、由于故障在两个循环中都存在，confirmedDTC置位为1；16、用于记录故障连续在多少个运行循环出现，用于确认故障的confirmedDTC是否达到置1的条件；

lichengwan

AUTOSAR的DEM模块，即Diagnostic Event Manager，其核心框架包括两大模块：DemConfigSet和DemGeneral。其中，DemConfigSet主要负责各类诊断故障代码（DTC）和事件的配置，为用户提供定制化的配置服务；而DemGeneral则处理这些事件的共用部分，涵盖冻结帧、扩展帧以及使能条件等管理功能。此模块的主要职责在于故障事件的处理、存储和管理，确保在故障事件确认前进行去抖操作，故障发生时实现数据的存储，并进行故障老化和替代的管理。此模块设计遵循AUTOSAR标准，保证了其高度的模块化和标准化。

zy_wawj

AUTOSAR中的DEM模块即Diagnostic Event Manager，是负责故障事件处理的核心组件。其整体框架分为DemConfigSet和DemGeneral两大菜单栏。其中，DemConfigSet主要负责不同诊断故障代码（DTC）和事件的配置，以实现个性化的设置。而DemGeneral则管理这些DTC和事件的共用部分，如冻结帧、扩展帧及使能条件等，确保故障数据的正确存储和管理。简单而言，DEM模块在故障确认前进行事件去抖（debounce），确认时进行数据存储，发生后进行故障老化和替代，为故障诊断提供可靠依据。