CN104477111B - 一种汽车主控制器唤醒系统、方法及车辆 - Google Patents

一种汽车主控制器唤醒系统、方法及车辆 Download PDF

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Abstract

本发明涉及汽车控制领域，尤其涉及一种汽车主控制器唤醒装置、方法及车辆。一种汽车主控制器唤醒系统,包括汽车的CAN总线、主控制器和汽车的CAN总线收发器，还包含电源唤醒模块，所述电源唤醒模块与所述汽车主控制器相连；数据唤醒模块，所述数据唤醒模块与所述主控制器和所述CAN总线收发器相连；所述主控制器和所述CAN总线收发器相连。本发明提供了一种新的汽车主控制器的唤醒系统、方法及汽车。通过配置汽车主控制器及CAN收发器，即可实现主控制器进入休眠模式，并且可以通过硬件唤醒主控制器，无需软件干涉，从而实现软件复位的功能。这大大提高了系统的响应时间和效率，节约了时间。

Description

一种汽车主控制器唤醒系统、方法及车辆
技术领域
本发明涉及汽车控制领域，尤其涉及一种汽车主控制器唤醒装置、方法及车辆。
背景技术
汽车电子是目前电子行业最具诱惑力的领域，无论其发展前景、稳定性和毛利率，都比其他电子领域好得多，而汽车电子领域的核心就是汽车主控制器。
汽车主控制器的一大任务就是实现汽车CAN总线的休眠和唤醒，而汽车CAN总线的休眠可降低总线静态功耗，从而实现电控单元（ECU）低功耗，进而将电控单元关闭，最终达到降低整车静态功耗的目的。
然而目前汽车主控制器进入休眠后再次唤醒时，主控制器的代码是接着休眠前的最后一条语句开始继续执行的，需要在这之后重新配置时钟及外设，这就大大降低了系统的效率和响应速度。
发明内容
为了克服以上响应速度慢的问题,本发明的目的在于提供一种新的汽车主控制器的唤醒系统、方法及汽车。通过配置汽车主控制器及CAN收发器，即可实现主控制器进入休眠模式，并且可以通过硬件唤醒主控制器，无需软件干涉，从而实现软件复位的功能。这大大提高了系统的响应时间和效率。
本发明是这样实现的：一种汽车主控制器唤醒系统, 包括汽车的CAN总线、主控制器和汽车的CAN总线收发器，还包含电源唤醒模块，所述电源唤醒模块与所述汽车主控制器相连；数据唤醒模块，所述唤醒模块与所述主控制器相连，所述唤醒模块和所述CAN总线收发器相连；所述主控制器和所述CAN总线收发器相连，所述CAN总线收发器和所述汽车CAN总线相连。
本发明的进一步改进是，所述唤醒电路包括：电源输出端，所述电源输出端与所述主控制器的电源引脚相连，另一端和电阻R11相连；唤醒输出端，所述唤醒输出端与所述主控制器的唤醒引脚连接，另一端与二极管D1相连；所述二极管D1和所述电阻R11相连。唤醒电路主要用于连接电源输出端和唤醒输出端，使得当条件满足时，主控制器可以被唤醒。
本发明的进一步改进是，所述电源电路包括：电源输入端，所述电源输入端与汽车ACC硬线相连，另一端与稳压二极管ZD串联；所述二极管ZD的另一端与电阻R6串联；NPN型三极管Q2，所述三极管Q2的基极B与所述电阻R6串联，所述三极管Q2的射极E接地，所述三极管Q2的集极C与电阻R9串联；PNP型三极管Q1，所述三极管Q1的射极E2连有电源V3，所述三极管Q1的基极B2与所述电阻R9串联，所述三极管Q1的集极C2与所述唤醒电路的所述电阻R11串联；以及，电阻R8，所述电阻R8与所述三极管Q1并联后再与所述电源V3串联。电源电路主要用于将汽车ACC硬线的上电情况反馈到唤醒电路上。
本发明的进一步改进是，所述辅助电路包括：电容C1，所述电容C1与所述电源输入端串联，与所述二极管ZD及所述电阻R6并联；电容C2，所述电容C2与所述电源输入端串联，与所述二极管ZD及所述电阻R6并联，所述电容C1和电容C2之间并联；以及电阻R7，所述电阻R7与所述电容C1和电容C2并联后的电路串联。辅助电路主要对电源电路起到辅助的作用。
本发明的进一步改进是，所述主控制器上包含：唤醒引脚，所述唤醒引脚与所述唤醒输出端通过电阻R1相连，所述唤醒引脚与所述数据唤醒输出端通过电阻R1相连；电源引脚，所述电源引脚与所述电源输出端相连。通过以上连接方式将所述电源唤醒电路与主控制器相连接。
本发明的进一步改进是，所述数据唤醒模块包括：数据引脚，所述数据引脚位于所述CAN总线收发器上，所述数据引脚与电阻R13和电容C3的并联电路相串联；NPN型三极管Q3，所述三极管Q3的射极E3与二极管D2串联，所述三极管Q3的基极B3与电阻R13串联，所述三极管Q3的C3集极与电源V3串联；数据唤醒端，所述数据唤醒端与所述二极管D2串联。所述数据唤醒模块可以通过该电路唤醒主控制器。
本发明的进一步改进是，所述主控制器包含控制引脚和输出引脚，用于控制所述CAN总线收发器的工作模式；所述控制引脚与所述汽车CAN收发器上的模式引脚通过电阻R2相连接；所述输出引脚与所述汽车CAN收发器上的输入引脚通过电阻R3相连接。这可以实现主控制器对所述汽车CAN收发器的控制。
本发明的另一目的在于提供一种基于权利要求1至6任意一项所述的汽车主控制器唤醒系统的汽车主控制器唤醒方法，所述方法包括以下步骤 ：
步骤1：判断汽车ACC硬线是否上电，确定主控制器工作模式；
步骤2：判断汽车CAN总线上是否有数据，判断主控制器工作模式。
对于权利要求8所述的汽车主控制器唤醒方法，在根据权利要求8中步骤1的汽车ACC硬线上电和步骤2的汽车CAN总线上有数据中任何条件为真，主控制器为唤醒模式。
这样，所述主控制器既可以被CAN收发器上传来的数据唤醒，也可以被汽车ACC硬线唤醒，从而不需要通过软件的干涉就可以达到复位的功能。
本发明还提供了一种车辆，所述的车俩设置有所述主控制器唤醒装置。通过配置上述主控制器唤醒装置即可实现主控制器进入休眠模式，并且可以通过硬件唤醒主控制器，无需软件干涉，从而实现软件复位的功能，这大大提高了系统的响应时间和效率，节约了时间。
本发明的有益效果是：提供了一种新的汽车主控制器的唤醒系统、方法及汽车。通过配置汽车主控制器及CAN收发器，即可实现主控制器进入休眠模式，并且可以通过硬件唤醒主控制器，无需软件干涉，从而实现软件复位的功能。这大大提高了系统的响应时间和效率，节约了时间。
附图说明
图1是本发明实施例提供的主控制器唤醒系统结构示意图。
图2是本发明实施例提供的主控制器唤醒系统中电源唤醒模块电路图。
图3是本发明实施例提供的主控制器唤醒系统中主控制器部分的电路图。
图4是本发明实施例提供的主控制器唤醒系统中CAN收发器接线图和数据唤醒模块电路图。
图5是本发明实施例提供的主控制器唤醒系统的具体实施措施流程图。
具体实施方式
本发明的具体实施方式提供了一种汽车主控制器唤醒系统, 包括汽车的CAN总线、主控制器和汽车的CAN总线收发器，还包含电源唤醒模块，所述电源唤醒模块与所述汽车主控制器相连；数据唤醒模块，所述唤醒模块与所述主控制器相连，所述唤醒模块和所述CAN总线收发器相连；所述主控制器和所述CAN总线收发器相连，所述CAN总线收发器和所述汽车CAN总线相连。所述电源唤醒模块的功能主要是连接电源和主控制器并实现通过电源唤醒主控制器；所述数据唤醒模块的功能主要是CAN总线收发器和主控制器并实现通过数据唤醒主控制器。
所述具体实施例的结构如图1所示，图1中汽车ACC电源硬线对应1，电源唤醒模块对应2，主控制器对于3，数据唤醒模块对应4，CAN总线收发器对应5，CAN总线对应6。
在本具体实施例中采用STM32型芯片作为主控制器，而汽车CAN收发器则采用型号为TJA1041 的收发器。上述芯片非常便宜，使用广泛，可以显著的降低整套设备的成本。
现结合附图2对本发明中电源唤醒模块做进一步解释。所述电源唤醒模块包括电源电路、唤醒电路以及辅助电路。
所述唤醒电路包括：电源输出端，所述电源输出端与所述主控制器的电源引脚相连，另一端和电阻R11相连；唤醒输出端，所述唤醒输出端与所述主控制器的唤醒引脚连接，另一端与二极管D1相连；所述二极管D1和所述电阻R11相连。唤醒电路主要用于连接电源输出端和唤醒输出端，使得当条件满足时，唤醒输出端就将主控制器唤醒。
所述电源电路包括：电源输入端，所述电源输入端与汽车ACC硬线相连，另一端与稳压二极管ZD串联；所述二极管ZD的另一端与电阻R6串联；NPN型三极管Q2，所述三极管Q2的基极B与所述电阻R6串联，所述三极管Q2的射极E接地，所述三极管Q2的集极C与电阻R9串联；PNP型三极管Q1，所述三极管Q1的射极E2连有电源V3，所述三极管Q1的基极B2与所述电阻R9串联，所述三极管Q1的集极C2与所述唤醒电路的所述电阻R11串联；以及，电阻R8，所述电阻R8与所述三极管Q1并联后再与所述电源V3串联。电源电路主要用于将汽车ACC硬线的上电情况反馈到唤醒电路上。
所述辅助电路包括：电容C1，所述电容C1与所述电源输入端串联，与所述二极管ZD及所述电阻R6并联；电容C2，所述电容C2与所述电源输入端串联，与所述二极管ZD及所述电阻R6并联，所述电容C1和电容C2之间并联；以及电阻R7，所述电阻R7与所述电容C1和电容C2并联后的电路串联。辅助电路主要对电源电路起到辅助的作用。
所述电源输出端在附图2中用ACC_IN表示，所述唤醒输出端在附图2中用WKUP表示，所述接地端在附图2中用GND表示，所述电源V3在附图2中用3V3表示，所述电源输入端在附图2中用ACC表示。
本实施例中电源唤醒的工作原理如下：如图2，ACC连接到汽车ACC硬线，用来检测汽车ACC硬线是否上电。当电源输入端ACC为低电平时，三极管Q2和Q3都在截止状态下，此时电源输出端ACC_IN也为低电平，二极管D1截止，唤醒输出端WKUP为低电平。
当电源输入端ACC为高电平时，通过电阻R6分压，使得三极管Q2的基极B点的电压为0.7V左右，因为三极管Q2的射极E点接地，所以三极管Q2导通，则集极C点的电压为低电平0.此时电源3V3、电阻R8、电阻R9、接地端GND这条支路接通，通过R9的分压，使得三极管Q1的基极B2上的电压达到2.6V，发射极E2点因为连接到电源3V3，所以E2和B2两点间的电压为0.7V，满足了Q1导通的条件。此时C2点电压也为3.3V，ACC_IN也为高电平，因为C2点为3.3V，所以D1导通，WKUP出现上升沿，由低电平变为高电平，使得总控制器STM32芯片被唤醒。
本发明实施例提供的主控制器唤醒系统中主控制器STM32芯片的接线图如附图3所示。
所述主控制器上包含：唤醒引脚，所述唤醒引脚与所述唤醒输出端通过电阻R1相连，所述唤醒引脚与所述数据唤醒输出端通过电阻R1相连；电源引脚，所述电源引脚与所述电源输出端相连。通过以上连接方式将所述电源唤醒电路与主控制器相连接。
所述主控制器包含控制引脚和输出引脚，用于控制所述CAN总线收发器的工作模式；所述控制引脚与所述汽车CAN收发器上的模式引脚通过电阻R2相连接；所述输出引脚与所述汽车CAN收发器上的输入引脚通过电阻R3相连接。这可以实现主控制器对所述汽车CAN收发器的控制。
所述唤醒引脚在附图3中对应PA0-WKUP引脚，所述电源引脚在附图3中对应I/O_1引脚，所述控制引脚在附图3中对应I/O_2引脚，所述输出引脚在附图3中对应I/O_3引脚。
如图，唤醒输出端WKUP通过电阻R1连接STM32芯片的PA0-WKUP引脚，作为唤醒STM32芯片的唤醒源。STM32芯片的端口I/O_1则连接到ACC_IN引脚上，用来监测汽车硬线ACC的电平。另外两个I/O端口I/O_2端口和I/O_3端口通过电阻R2、R3连接到TJA1041 CAN收发器，由STM32来控制TJA1041 CAN收发器的工作模式。
本发明实施例提供的主控制器唤醒系统中CAN收发器接线图和数据唤醒模块电路图如附图4所示。
所述数据唤醒模块包括：数据引脚，所述数据引脚位于所述CAN总线收发器上，所述数据引脚与电阻R13和电容C3的并联电路相串联；NPN型三极管Q3，所述三极管Q3的射极E3与二极管D2串联，所述三极管Q3的基极B3与电阻R13串联，所述三极管Q3的C3集极与电源V3串联；数据唤醒端，所述数据唤醒端与所述二极管D2串联。所述数据唤醒模块可以通过该电路唤醒主控制器。
所述汽车CAN收发器上的数据引脚在附图4中对应INH引脚，所述汽车CAN收发器上的模式引脚在附图4中对应CAN1_SETB引脚，所述汽车CAN收发器上的输入引脚在附图4中对应EN引脚。
如图4，所示的CAN1_EN引脚和CAN1_SETB引脚分别连接STM32芯片上的I/O_2端口和I/O_3端口，由STM32来控制TJA1041 CAN收发器的工作模式。
附图4中所示的INH引脚，在TJA1041为休眠模式时，INH为低电平，此时三极管Q3上基极B3为低电平，三极管Q3在截止状态，二极管D2也为截止状态。
当汽车CAN总线上有数据时，INH引脚变为高电平12V，经过电阻R13分压，让三极管Q3的基极B3和射极E3两点间的电平达到0.7V，三极管Q3导通，二极管D2也导通，WKUP出现上升沿，由低电平变为高电平，STM32芯片被数据唤醒。
需要说明的是，在实际应用中，所述主控制器芯片STM32及所述TJA1041 CAN总线收发器上还包括除上述引脚之外的其他各个引脚(如图3和图4中所示)以及与各个引脚相关的电路，由于本发明所描述的实施例中并不涉及到这些引脚和电路，本领域技术人员可以参考所述STM32芯片和所述TJA1041 CAN总线收发器的相关技术资料来理解其他各个引脚和相关电路的连接形式以及工作方式，在此不予赘述。
本发明的具体实施方式还提供了一种汽车主控制器唤醒方法，其具体实施措施流程图如附图5所示。在该具体实施方式中采用的主控制器为STM32型芯片，而汽车CAN收发器则采用型号为TJA1041 的收发器。
所述方法包括以下步骤 ：
步骤1：判断汽车ACC硬线是否上电，确定主控制器工作模式；
步骤2：判断汽车CAN总线上是否有数据，判断主控制器工作模式。
步骤1的汽车ACC硬线上电和步骤2的汽车CAN总线上有数据中任何条件为真，主控制器为唤醒模式。
这样，所述主控制器既可以被CAN收发器唤醒，也可以被汽车总线ACC唤醒，从而不需要通过软件的干涉就可以达到复位的功能。
现结合附图5对以上方法进行进一步说明。如图，在开始时，首先通过电源唤醒模块判断ACC是否上电，如是，则保持STM32处于唤醒状态；如否，则进一步通过数据唤醒模块判断CAN总线上是否有数据发送过来，如是，则保持STM32处于唤醒状态；如否，则发出指令使得CAN收发器TJA1041进入休眠状态，之后STM32自身也进入standby低功耗状态；之后当汽车ACC上电或CAN总线上有数据传输等待传送时，STM32即被相应模块唤醒。整个过程不需要软件支持。
基于本发明实施例提供的汽车主控制器唤醒装置， 本发明实施例还提供了一种车辆。该车辆中具体可以设置本发明实施例提供的汽车主控制器唤醒装置。
本发明提供的汽车主控制器唤醒装置、 方法及车辆， 可以通过配置主控制器及CAN收发器，实现主控制器进入休眠模式，并且可以通过硬件唤醒主控制器，无需软件干涉，从而实现软件复位的功能。这大大提高了系统的响应时间和效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种汽车主控制器唤醒系统, 包括汽车的CAN总线、主控制器和汽车的CAN总线收发器，其特征在于：还包含
电源唤醒模块，所述电源唤醒模块与所述汽车主控制器相连；
数据唤醒模块，所述数据唤醒模块与所述主控制器相连，所述数据唤醒模块和所述CAN总线收发器相连；
所述主控制器和所述CAN总线收发器相连，所述CAN总线收发器和所述汽车CAN总线相连；
所述电源唤醒模块包括电源电路、唤醒电路以及辅助电路，所述唤醒电路包括：
电源输出端，所述电源输出端与所述主控制器的电源引脚相连，另一端和电阻R11相连；
唤醒输出端，所述唤醒输出端与所述主控制器的唤醒引脚连接，另一端与二极管D1相连；
所述二极管D1和所述电阻R11相连。
2.根据权利要求1所述的汽车主控制器唤醒系统，其特征在于，所述电源电路包括：
电源输入端，所述电源输入端与汽车ACC硬线相连，另一端与稳压二极管ZD串联；
所述二极管ZD的另一端与电阻R6串联；
NPN型三极管Q2，所述三极管Q2的基极B与所述电阻R6串联，所述三极管Q2的射极E接地，所述三极管Q2的集极C与电阻R9串联；
PNP型三极管Q1，所述三极管Q1的射极E2连有电源V3，所述三极管Q1的基极B2与所述电阻R9串联，所述三极管Q1的集极C2与所述唤醒电路的所述电阻R11串联；以及，
电阻R8，所述电阻R8与所述三极管Q1并联后再与所述电源V3串联。
3.根据权利要求1所述的汽车主控制器唤醒系统，其特征在于，所述辅助电路包括：
电容C1，所述电容C1与所述电源输入端串联，与所述二极管ZD及所述电阻R6并联；
电容C2，所述电容C2与所述电源输入端串联，与所述二极管ZD及所述电阻R6并联，所述电容C1和电容C2之间并联；以及
电阻R7，所述电阻R7与所述电容C1和电容C2并联后的电路串联。
4.根据权利要求1所述的汽车主控制器唤醒系统，其特征在于，所述主控制器上包含：
唤醒引脚，所述唤醒引脚与所述唤醒输出端通过电阻R1相连，所述唤醒引脚与所述数据唤醒输出端通过电阻R1相连；
电源引脚，所述电源引脚与所述电源输出端相连。
5.根据权利要求1所述的汽车主控制器唤醒系统，其特征在于，所述数据唤醒模块包括：
数据引脚，所述数据引脚位于所述CAN总线收发器上，所述数据引脚与电阻R13和电容C3的并联电路相串联；
NPN三极管Q3，所述三极管Q3的射极E3与二极管D2串联，所述三极管Q3的基极B3与电阻R13串联，所述三极管Q3的集极C3与电源V3串联；
数据唤醒端，所述数据唤醒端与所述二极管D2串联。
6.根据权利要求1所述的汽车主控制器唤醒系统，其特征在于：所述主控制器包含控制引脚和输出引脚，用于控制所述CAN总线收发器的工作模式；所述控制引脚与所述汽车CAN收发器上的模式引脚通过电阻R2相连接；所述输出引脚与所述汽车CAN收发器上的输入引脚通过电阻R3相连接。
7.一种基于权利要求1至6任意一项所述的汽车主控制器唤醒系统的汽车主控制器唤醒方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤 ：
步骤1：判断汽车ACC硬线是否上电，确定主控制器工作模式；
步骤2：判断汽车CAN总线上是否有数据，判断主控制器工作模式。
8.根据权利要求7所述的汽车主控制器唤醒方法，其特征在于：权利要求8中步骤1的汽车ACC硬线上电和步骤2的汽车CAN总线上有数据中任何条件为真，主控制器为唤醒模式。
9.一种车辆，其特征在于，设置有如权利要求1至6任意一项所述的汽车主控制器唤醒系统。
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