CN101700762A - 一种车载can总线网络的节电方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种车载CAN总线网络的节电方法，电子技术领域。它解决了现有的汽车用电设备无论工作与否都向其输送电能，造成电能浪费的问题。本车载CAN总线网络的节电方法，CAN总线上设有作为节点的控制器模块，在程序设定下，本车载CAN总线网络实现节电的方法能使控制器模块在没有工作需求的情况下进入低功耗模式。本车载CAN总线网络的节电方法可使各控制器模块在各种状态之间进行切换，使控制器模块在不需要处理任务的时候处于低功耗状态以达到节电的目的。
Description
技术领域
本发明属于电子技术领域，涉及一种车载CAN总线网络，特别是一种车载CAN总线网络的节电方法。
背景技术
随着汽车电子的快速发展，汽车上的用电设备和控制器模块数量不断增长，高级的车上甚至达到上百个之多。传统的汽车CAN总线控制模块的供电系统和其他功率设备的供电输入是直接通过汽车电源供给的。传统方式中不管这些用电设备需不需要，都向其供电，虽然不工作的设备能耗很低，但是长时间也必定浪费相当多的能量。
由于车上蓄电池的电量是有限的，汽车长时间不用，会出现电源能量耗尽和汽车不能启动的现象。因此如何更有效更合理使用电源，是目前大多数汽车生产厂家所面临的一大难题。
发明内容
本发明的目的是针对现有的汽车控制器所存在的上述问题，而提出了一种通过CAN总线实现控制器模块节电的方法，使控制器模块在不需要处理任务的时候处于低功耗的模式来达到节电的目的。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种车载CAN总线网络的节电方法，CAN总线上设有作为节点的控制器模块，其特征在于，在程序设定下，本车载CAN总线网络实现节电的方法能使控制器模块在没有工作需求的情况下进入低功耗模式。
在上述的一种车载CAN总线网络的节电方法中，所述的控制器模块分为作为主节点的主控制器模块和作为从节点的从控制器模块，所述的主控制器模块和从控制器模块均包括收发器和具有定时器的控制器，主控制器模块具有“正常状态”、“睡眠状态”、“唤醒状态”、“唤醒等待状态”和“睡眠等待状态”这五种状态，本车载CAN总线网络实现节电的方法控制控制器模块实现状态切换包括如下步骤：
a、主控制器模块和从控制器模块上电初始化后首先进入“正常状态”：在这个状态下，主控制器模块和从控制器模块的应用程序处于正常模式；当主控制器模块的睡眠条件出现时，主控制器模块向从控制器模块发送睡眠消息并启动主定时器计时；若从控制器模块的睡眠消息接收完毕或等待时间超过主定时器设定时间后，进入步骤b；
b、主控制器模块进入“睡眠等待状态”：在这个状态，主控制器模块没有应用消息的发出，只能发送控制消息；主控制器模块的收发器侦听CAN总线信号并启动主定时器重新计时；主定时器设定时间内，若有主控制器模块的唤醒条件的出现，则进入步骤c；若在主定时器设定的时间内没有主控制器模块的唤醒条件的出现，则进入步骤d；
c、主控制器模块进入“唤醒状态”：：在这个状态，主控制器模块没有应用消息的发出，只能发送控制消息；主控制器模块由应用程序重新启动主定时器并向从控制器模块发送唤醒控制消息，唤醒从控制器模块，使CAN总线保持在“唤醒状态”；主定时器计时过后，进入“正常状态”返回步骤a；
d、主控制器模块进入“睡眠状态”：在这个状态，主控制器模块的控制器进入低功耗模式，并且不能进行CAN总线的通讯；当主控制器模块检测到显性电平时，启动主定时器，并进入步骤e；若有主控制器模块的唤醒条件出现，则启动主定时器，并向从控制器模块发送唤醒控制消息，返回步骤c；
e、主控制器模块进入“唤醒等待状态”：在这个状态，主控制器模块没有应用消息的发出，只能发送控制消息；在主定时器设定的时间内没有接收到应用消息，则返回步骤d；若主控制器模块有唤醒条件出现，则启动主定时器，向从控制器模块周期性发送唤醒控制消息，并返回步骤c；若在主定时器设定时间内接收到应用消息，则进入“正常状态”，返回步骤a。
唤醒条件指的是有功能需求和显示需求，相应的睡眠条件就是指没有这些功能需求和显示需求。
在上述的一种车载CAN总线网络的节电方法中，从控制器模块接收到睡眠消息后，进入“睡眠状态”。
在上述的一种车载CAN总线网络的节电方法中，当从控制器模块的睡眠条件出现时，主控制器模块向从控制器模块发送睡眠消息，从控制器模块进入“睡眠状态”。
在上述的一种车载CAN总线网络的节电方法中，从控制器模块处于“睡眠状态”下时，当从控制器模块的收发器侦听CAN总线信号后进入“唤醒等待状态”并启动从定时器计时，在设定时间内接收到主控制器模块发出的唤醒控制消息后进入“正常状态”；在设定时间内未收到唤醒控制消息则返回“睡眠状态”。
CAN总线可采用高速CAN总线，其通讯速率为500kbit/s，也可以是低速CAN，其通讯速率为125kbit/s或中速CAN总线，其通讯速率为250kbit/s。
与现有技术相比，利用本车载CAN总线网络的节电方法可使各控制器模块在各种状态之间进行切换，使控制器模块在不需要处理任务的时候处于低功耗状态以达到节电的目的。并且在主控制器模块的“正常状态”、“睡眠状态”和“唤醒状态”之间添加了“唤醒等待状态”和“睡眠等待状态”这两个中间过渡态，避免主控制器模块在“唤醒状态”、“睡眠状态”和“正常状态”之间切换过渡频繁，保持网络的稳定性。
附图说明
图1是本发明提供的主控制器模块的状态切换示意图。
图2是本发明提供的从控制器模块的状态切换示意图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
本申请中的节电方法只对非点火控制器模块有效，非点火控制器模块之间的通信方式为CAN总线，本实施例中，CAN总线采用高速CAN总线，其通讯速率为500kbit/s。
CAN总线网络中具有作为主节点的主控制器模块和作为从节点的从控制器模块。本实施例中，CAN总线网络中的车身控制器模块作为CAN网络的主节点，组合仪表控制器模块是从节点，并可以加入更多的控制器模块进行节电管理，这些控制器模块均包括收发器和控制器，其中的控制器还具有定时器。
如图1所示，主控制器模块的状态共有“正常状态”、“睡眠状态”、“唤醒状态”、“唤醒等待状态”和“睡眠等待状态”这五种状态。并且它们的定义如下：
“睡眠状态”：在这个状态，主控制器模块的控制器进入低功耗模式，并且不能进行CAN总线的通讯。
“唤醒状态”：在这个状态，作为主节点的主控制器模块由应用程序启动其所属的主定时器并触发发送唤醒控制消息。
“唤醒等待状态”：在这个状态，当一个处于“睡眠状态“的主控制器模块在CAN总线上检测到一个显性电平后会转换到这个状态。如果主定时器设定的时间内没有任何应用消息的应用，该主控制器模块会回到“睡眠状态”；如果在这个主定时器设定的时间内有应用消息的应用，该主控制器模块转换到“正常状态”。
“正常状态”：在这个状态，主控制器模块的应用程序处于正常模式，主控制器模块能发送周期应用消息和事件应用消息，直到睡眠条件的出现，此后如果从控制器模块都接收完毕睡眠消息，该主控制器模块会转换到“睡眠等待状态”。如果等待超时，也将进入“睡眠等待状态”。
“睡眠等待状态”：在这个状态，主控制器模块准备进入“睡眠状态”，并且如果没有CAN总线的通讯请求，所有的控制器模块都准备进入“睡眠状态”。作为主节点的主控制器模块启动主定时器，并侦听CAN总线的信号，在这个主定时器的设定时间内，如果有应用消息的应用，会重新启动该主定时器；对于做为主节点的主控制器模块，并且有通讯的需求，它会转换到“唤醒状态”并发送唤醒控制消息使CAN总线保持在“唤醒状态”。在所属定时器设定的时间以后还没有通讯的需求，该节点会转换到“睡眠状态”。
如图2所示，从控制器模块则有“睡眠状态”、“正常状态”和“唤醒等待状态”这三种状态。
“睡眠状态”：在这个状态，从控制器模块的控制器进入低功耗模式，并且不能进行CAN总线的通讯。
“正常状态”：在这个状态，从控制器模块的应用程序处于正常模式，直到睡眠条件的出现或接收到主控制器模块发出的睡眠消息。
“唤醒等待状态”：在这个状态，当一个处于“睡眠状态“的从控制器模块在CAN总线上检测到一个显性电平后会转换到这个状态。如果在其所属的从定时器设定的时间内没有任何应用消息的应用，该从控制器模块会回到“睡眠状态”；如果在这个从定时器设定的时间内有应用消息的应用，该从控制器模块转换到“正常状态”。
本车载CAN总线网络实现节电的方法包括如下步骤：
a、主控制器模块和从控制器模块上电初始化后首先进入“正常状态”：在这个状态下，主控制器模块和从控制器模块的应用程序处于正常模式；当主控制器模块的睡眠条件出现时，主控制器模块向从控制器模块发送睡眠消息并启动主定时器计时；若从控制器模块的睡眠消息接收完毕或等待时间超过主定时器设定时间后，进入步骤b；
从控制器模块接收到睡眠消息后，进入“睡眠状态”。当从控制器模块的睡眠条件出现时，主控制器模块向从控制器模块发送睡眠消息，从控制器模块进入“睡眠状态”。
主控制器模块将睡眠消息发送到CAN总线网络上，由所需的从控制器模块自行接收。
b、主控制器模块进入“睡眠等待状态”：此状态下，主控制器模块的收发器侦听CAN总线信号并启动主定时器重新计时；主定时器设定时间内，若有主控制器模块的唤醒条件的出现，则进入步骤c；若在主定时器设定的时间内没有主控制器模块的唤醒条件的出现，则进入步骤d；
c、主控制器模块进入“唤醒状态”：在这个状态下，主控制器模块由应用程序重新启动主定时器并向从控制器模块发送唤醒控制消息，唤醒从控制器模块，使CAN总线保持在“唤醒状态”；主定时器计时过后，进入“正常状态”返回步骤a；
d、主控制器模块进入“睡眠状态”：在这个状态，主控制器模块的控制器进入低功耗模式，并且不能进行CAN总线的通讯；当主控制器模块检测到显性电平时，启动主定时器，并进入步骤e；若有主控制器模块的唤醒条件出现，则启动主定时器，并向从控制器模块发送唤醒控制消息，返回步骤c；
从控制器模块处于睡眠状态下时，当从控制器模块的收发器侦听CAN总线信号后进入“唤醒等待状态”并启动从定时器计时，在设定时间内接收到主控制器模块发出的唤醒控制消息后进入“正常状态”；在设定时间内未收到唤醒控制消息则返回“睡眠状态”。
从控制器模块接收到唤醒控制消息后，进入“唤醒等待状态”，启动从定时器计时；若在设定时间内接收到应用消息则进入“正常状态”，反之则进入“睡眠状态”。
e、主控制器模块进入“唤醒等待状态”：在主定时器设定的时间内没有接收到应用消息，则返回步骤d；若主控制器模块有唤醒条件出现，则启动主定时器，向从控制器模块周期性发送唤醒控制消息，并返回步骤c；若在主定时器设定时间内接收到应用消息，则进入“正常状态”，返回步骤a。
当CAN总线网络处于“睡眠状态”时，所有控制器模块的收发器处于低功耗并能监控CAN总线上的唤醒事件，当收发器不接收和发送信号时，相应的控制器也不工作，网络静态电流约为20MA，因而有效节电。
“正常状态”时，当主控制器模块的睡眠条件出现，并且未满足向“睡眠等待状态”进行切换的条件前，主控制器模块启动相应主定时器，并向CAN总线网络上发送激活控制消息，以保持总线网络处于“正常状态”，直至满足向“睡眠等待状态”切换的条件为止。
当主控制器模块处于“唤醒状态”，并且相应定时器定时过后，满足向“正常状态”切换的条件时，主控制器模块向CAN总线网络周期性发出激活控制消息，使CAN总线网络进入“正常状态”。
当主控制器模块满足条件由“唤醒等待状态”向“正常状态”切换时，向CAN总线网络周期性发出激活控制消息，使CAN总线网络进入“正常状态”。
表1为主节点(车身控制器BCM)的睡眠条件：
表1
表2是主节点(车身控制器BCM)的唤醒条件：
表2
表3为从节点(仪表控制器ICU)的睡眠条件：
表3
从节点由主节点唤醒。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (5)
1.一种车载CAN总线网络的节电方法，CAN总线上设有作为节点的控制器模块，其特征在于，在程序设定下，本车载CAN总线网络实现节电的方法能使控制器模块在没有工作需求的情况下进入低功耗模式。
2.根据权利要求1所述的一种车载CAN总线网络的节电方法，其特征在于，所述的控制器模块分为作为主节点的主控制器模块和作为从节点的从控制器模块，所述的主控制器模块和从控制器模块均包括收发器和具有定时器的控制器，主控制器模块具有“正常状态”、“睡眠状态”、“唤醒状态”、“唤醒等待状态”和“睡眠等待状态”这五种状态，本车载CAN总线网络实现节电的方法控制控制器模块实现状态切换包括如下步骤：
a、主控制器模块和从控制器模块上电初始化后首先进入“正常状态”：在这个状态下，主控制器模块和从控制器模块的应用程序处于正常模式；当主控制器模块的睡眠条件出现时，主控制器模块向从控制器模块发送睡眠消息并启动主定时器计时；若从控制器模块的睡眠消息接收完毕或等待时间超过主定时器设定时间后，进入步骤b；
b、主控制器模块进入“睡眠等待状态”：在这个状态，主控制器模块没有应用消息的发出，只能发送控制消息；主控制器模块的收发器侦听CAN总线信号并启动主定时器重新计时；主定时器设定时间内，若有主控制器模块的唤醒条件的出现，则进入步骤c；若在主定时器设定的时间内没有主控制器模块的唤醒条件的出现，则进入步骤d；
c、主控制器模块进入“唤醒状态”：：在这个状态，主控制器模块没有应用消息的发出，只能发送控制消息；主控制器模块由应用程序重新启动主定时器并向从控制器模块发送唤醒控制消息，唤醒从控制器模块，使CAN总线保持在“唤醒状态”；主定时器计时过后，进入“正常状态”返回步骤a；
d、主控制器模块进入“睡眠状态”：在这个状态，主控制器模块的控制器进入低功耗模式，并且不能进行CAN总线的通讯；当主控制器模块检测到显性电平时，启动主定时器，并进入步骤e；若有主控制器模块的唤醒条件出现，则启动主定时器，并向从控制器模块发送唤醒控制消息，返回步骤c；
e、主控制器模块进入“唤醒等待状态”：在这个状态，主控制器模块没有应用消息的发出，只能发送控制消息；在主定时器设定的时间内没有接收到应用消息，则返回步骤d；若主控制器模块有唤醒条件出现，则启动主定时器，向从控制器模块周期性发送唤醒控制消息，并返回步骤c；若在主定时器设定时间内接收到应用消息，则进入“正常状态”，返回步骤a。
3.根据权利要求1或2所述的一种车载CAN总线网络的节电方法，其特征在于，从控制器模块接收到睡眠消息后，进入“睡眠状态”。
4.根据权利要求1或2所述的一种车载CAN总线网络的节电方法，其特征在于，当从控制器模块的睡眠条件出现时，主控制器模块向从控制器模块发送睡眠消息，从控制器模块进入“睡眠状态”。
5.根据权利要求1或2所述的一种车载CAN总线网络的节电方法，其特征在于，从控制器模块处于“睡眠状态”下时，当从控制器模块的收发器侦听CAN总线信号后进入“唤醒等待状态”并启动从定时器计时，在设定时间内接收到主控制器模块发出的唤醒控制消息后进入“正常状态”；在设定时间内未收到唤醒控制消息则返回“睡眠状态”。
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