CN108089486A - 车载控制器低功耗引导控制系统及其低功耗引导控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种车载控制器(ECU)低功耗引导控制系统，包括：引导控制模块设有与应用程序模块相同的关闭所有功率电路器件输出及ECU休眠模式进入条件，若满足ECU休眠模式进入条件则执行ECU休眠，若有远程下载请求则执行远程下载模块，若点火信号未断开并且无远程下载请求则跳转运行应用程序模块；ECU休眠模块执行主控芯片(MCU)休眠模式；远程下载模块用于更新ECU应用程序代码；本地加载模块用于引导初始化跳转至应用程序模块；应用程序模块满足ECU休眠模式进入条件则执行ECU休眠，若点火信号断开则进入AfterRun模式，到达定时阈值后触发软件重启再次执行引导控制模块直至ECU休眠模式。本发明能确保ECU熄火下电后能进入低功耗休眠模式。

Description

车载控制器低功耗引导控制系统及其低功耗引导控制方法
技术领域
本发明涉及汽车领域，特别是涉及一种车载控制器低功耗引导控制系统。本发明还涉及一种车载控制器低功耗引导控制方法。
背景技术
车载控制器，ECU(Electronic Control Unit)电子控制单元，又称“行车电脑”、“车载电脑”等。从用途上讲则是汽车专用微机控制器。它和普通的电脑一样，由微处理器(CPU)、存储器(ROM、RAM)、输入/输出接口(I/O)、模数转换器(A/D)以及整形、驱动等大规模集成电路组成。用一句简单的话来形容就是“ECU就是汽车的大脑”。
如图1所示，车载控制器通常包含以下功能模块：
1、引导程序模块(Bootloader)广泛地使用在车载控制器领域，是一种便捷的启动程序以实现引导和烧写方式，它应用于后续由于应用程序或标定数据更改导致软件的升级中，避免由于软件升级导致灾难性的返工，引导程序模块现已成为车载控制器的标配软件程序。
2、ECU休眠模块(ECU Sleep)即主控芯片支持的休眠模式。在此模式下，禁止所有的MCU中断、关闭所有MCU的外围组件，此时静态电流极低，控制器系统及主控芯片均处于低功耗模式。
3、远程下载模块(Remote Download)是引导程序烧录应用程序(简称为APP)时，在控制器复位或者控制器上电后，程序运行在一个特殊的软件状态模式，在此模式下，上位机可以通过某种通信接口(如CAN总线)相连，更新控制器应用程序代码，该模式持续至更新过程结束。
4、本地加载模块(Local Boot)是引导程序加载应用程序时，执行的引导程序初始化为跳转至应用程序，持续至加载应用程序完成。
5、AfterRun阶段，控制器在接收到系统断电请求(或点火信号的熄火信息等)，控制器将由全功能高功耗工作阶段进入该阶段，并为控制器最终进入ECU休眠模式做准备。
如图2所示，常规车载控制器从系统上电到停止运行的整个过程，当控制器输入端点火信号连接时由ECU休眠模式唤醒使系统上电运行，首先运行引导程序，再运行其初始化硬件设备(诸如CAN BUS)、设置全局变量、检测并初始化内存、初始化栈并建立正确的内存空间映射等。
此时如果点火信号未断开也无应用程序请求，控制器将由引导程序跳转到并运行应用程序。此时如果有远程下载请求，将执行远程下载请求，完成远程下载后，系统自行复位再跳转到应用程序。
与引导程序程序类似，进入应用程序层后，首先进行初始化，完成初始化后运行后续的程序，直到点火信号断开，应用程序进入AfterRun阶段，完成该阶段后，控制器进入ECU休眠模式。
现有的车载控制器一般采用两种方法实现降低电控系统的功耗，一种是直接将控制器(包含MCU)的供电系统关闭；另一种是利用带有休眠模式的MCU先将外设电路关闭功能输出，再进入MCU休眠模式，使得车载控制器的整个电控系统功耗降低。如果上述两种方法均无法有效实现降低功耗或进入休眠模式，车载电控系统的中的控制器处于耗用蓄电池的电能状态，并最终耗尽蓄电池的储存电量。例如，车载电动助力转向控制器(即EPS ECU)在熄火下电后虽然停止了功率输出但是无法有效实现降低功耗或进入休眠模式，那么其功耗一般大于5W，使得搁置一周的车辆在驾驶员重新启动车辆时，会因电池严重亏电而无法发动车辆。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能确保车载控制器能进入ECU休眠模式，与现有技术相比能降低车载控制器功耗的车载控制器引导控制系统。本发明还提供了一种能确保车载控制器能进入ECU休眠模式的低功耗车载控制器引导控制方法。
为解决上述技术问题本发明提供的车载控制器低功耗引导控制系统，包括：
引导控制模块(Bootloader)，设有是车载控制器在系统上电或复位后运行的一段引导程序，并设有与应用程序模块相同的关闭所有功率电路器件输出及ECU休眠模式进入条件，若满足ECU休眠模式进入条件则执行ECU休眠，若有远程下载请求则执行远程下载模块(Remote Download)，若点火信号未断开并且无远程下载请求则跳转运行应用程序模块；
ECU休眠模块(ECU Sleep)，根据引导控制模块或应用程序模块请求执行对主控芯片的休眠模式；
远程下载模块(Remote Download)，用于上位机通过通信接口连接，更新车载控制器应用程序代码；
本地加载模块(Local Boot)，是引导控制模块加载应用程序时，执行引导初始化跳转至应用程序模块，运行至加载应用程序完成；
应用程序模块(APP)，包含对应用系统的初始化功能配置，设有与引导控制模块(Bootloader)相同的关闭所有功率电路器件输出及ECU休眠模式进入条件，满足ECU休眠模式进入条件则请求ECU休眠模块执行ECU休眠，若点火信号断开则进入AfterRun模式并开始计时，到达定时阈值后触发软件重启再次执行引导控制模块直至ECU休眠模式。
其中，关闭所有功率电路器件输出及ECU休眠模式进入条件包括，如果在引导程序时，初始化阶段识别出点火信号断开，则直接运行MCU休眠模式；如果在应用程序时，初始化阶段识别出点火信号断开，则直接运行MCU休眠模式；如果在应用程序时，AfterRun阶段识别出点火信号断开，则表明系统由较高功耗的工作状态经过熄火下电并达定时阈值后触发软件重启再次执行引导控制模块直至ECU休眠模式。
其中，ECU休眠模式是指禁止所有的MCU中断、关闭所有MCU的外围组件，车载控制器及车载控制器主控芯片均处于低功耗模式。
其中，定时阈值为4-10秒，目标为保证系统完成熄火下电过程和数据存储操作。
本发明提供一种低功耗车载控制器引导控制方法，包括：
将引导程序与应用程序设定相同的关闭所有功率电路器件输出及ECU休眠模式进入条件；
满足ECU休眠模式进入条件则请求并执行ECU休眠，若有远程下载请求则执行远程下载，若点火信号未断开并且无远程下载请求则跳转运行应用程序；
设置对应用系统的初始化功能配置，若满足ECU休眠模式进入条件则执行ECU休眠，若点火信号断开则进入AfterRun模式并开始计时，到达定时阈值后触发软件重启重新执行引导程序。
其中，关闭所有功率电路器件输出及ECU休眠模式进入条件包括，如果在引导程序时，初始化阶段识别出点火信号断开，则直接运行MCU休眠模式；如果在应用程序时，初始化阶段识别出点火信号断开，则直接运行MCU休眠模式；如果在应用程序时，AfterRun阶段识别出点火信号断开，则表明系统由较高功耗的工作状态经过熄火下电并达定时阈值后触发软件重启再次执行引导控制模块直至ECU休眠模式。
其中，ECU休眠模式是指禁止所有的MCU中断、关闭所有MCU的外围组件，车载控制器及车载控制器主控芯片均处于低功耗模式。
其中，定时阈值为4-10秒，目标为保证系统完成熄火下电过程和数据存储操作。
本发明较常规车载控制器控制区别在于AfterRun阶段的后处理策略：在AfterRun阶段，本发明的控制器不直接进入ECU Sleep。可预防AfterRun阶段条件复杂，由于某些外界条件不满足，将导致控制器无法精准控制且进入彻底的低功耗状态)，而是预设的下电结束定时阈值后，直接进行软件复位(SoftReset)，强制主控芯片进入引导程序，由于此时无系统点火信号(即，仍为熄火状态)，控制器将立即执行ECU Sleep。此时即使车辆点火系统有干扰信号，点火信号状态有跳变，程序由引导程序跳转到应用程序，也会在引导程序通过ECU Sleep检测满足条件进入ECU Sleep模式。这样可以再次确保控制器进入ECU Sleep模式，因此本发明与现有技术相比能达到可靠性极高的进入节省功耗的效果。
本发明在复位后将有两层ECU Sleep保护模式，确保主控芯片一定可以按照设计方法执行ECU Sleep相关软件代码段，同时系统复位是芯片特性，具有极高的可靠性保证复位后的寄存器、片内模块禁能、外设端口配置均处于静默的理想状态，即不易发生系统执行复位失败的情形。
本发明充分利用了车载控制器中芯片复位特性和两层ECU Sleep模式，较常规控制器在AfterRun阶段直接进入ECU Sleep模式的，仅依靠带有滤波功能的单次识别判定点火信号断开条件而进入休眠模式的方法，具有可靠性大大提高的优势。本发明能使车载控制器功耗至少降低70％。本发明应用到联创汽车电子有限公司有刷电机60A平台项目中的PSCM1.1P EPS ECU，该型号车载控制器功耗由原来0.25W以上功耗降低至0.003W以下。
同时由于引导程序属于极简低功耗启动程序，由AfterRun阶段跳转复入到Bootloader初始化阶段便进入休眠必然不会增加额外的功耗，相比现有技术能够大幅降低车载控制器的功耗。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是现有车载控制器系统结构示意图。
图2是现有车载控制器系统工作流程示意图。
图3是本申请车载控制器系统结构示意图。
图4是现有车载控制器系统进入ECU Sleep工作流程示意图。
图5是本申请车载控制器系统进入ECU Sleep工作流程示意图。
具体实施方式
如图3结合图5所示，本发明提供的车载控制器低功耗引导控制系统，包括：
引导控制模块(Bootloader)，设有是车载控制器在系统上电或复位后运行的一段引导程序，并设有与应用程序模块相同的关闭所有功率电路器件输出及ECU休眠模式进入条件，若满足ECU休眠模式进入条件则执行ECU休眠，若有远程下载请求则执行远程下载模块(Remote Download)，若点火信号未断开并且无远程下载请求则跳转运行应用程序模块；
ECU休眠模块(ECU Sleep)，根据引导控制模块或应用程序模块请求执行对主控芯片的休眠模式；
远程下载模块(Remote Download)，用于上位机通过通信接口连接，更新车载控制器应用程序代码；
本地加载模块(Local Boot)，是引导控制模块加载应用程序时，执行引导初始化跳转至应用程序模块，运行至加载应用程序完成；
应用程序模块(APP)，包含对应用系统的初始化功能配置，设有与引导控制模块(Bootloader)相同的关闭所有功率电路器件输出及ECU休眠模式进入条件，满足ECU休眠模式进入条件则请求ECU休眠模块执行ECU休眠，若点火信号断开则进入AfterRun模式并开始计时，到达定时阈值后触发软件重启再次执行引导控制模块直至ECU休眠模式。
其中，关闭所有功率电路器件输出及ECU休眠模式进入条件包括，如果在引导程序时，初始化阶段识别出点火信号断开，则直接运行MCU休眠模式；如果在应用程序时，初始化阶段识别出点火信号断开，则直接运行MCU休眠模式；如果在应用程序时，AfterRun阶段识别出点火信号断开，则表明系统由较高功耗的工作状态经过熄火下电并达定时阈值后触发软件重启再次执行引导控制模块直至ECU休眠模式。
其中，ECU休眠模式是指禁止所有的MCU中断、关闭所有MCU的外围组件，车载控制器及车载控制器主控芯片均处于低功耗模式。
其中，定时阈值为4-10秒，目标为保证系统完成熄火下电过程和数据存储操作。
本发明提供一种低功耗车载控制器引导控制方法，包括：
将引导程序与应用程序设定相同的关闭所有功率电路器件输出及ECU休眠模式进入条件；
满足ECU休眠模式进入条件则请求并执行ECU休眠，若有远程下载请求则执行远程下载，若点火信号未断开并且无远程下载请求则跳转运行应用程序；
设置对应用系统的初始化功能配置，若满足ECU休眠模式进入条件则执行ECU休眠，若点火信号断开则进入AfterRun模式并开始计时，到达定时阈值后触发软件重启重新执行引导程序。
其中，关闭所有功率电路器件输出及ECU休眠模式进入条件包括，如果在引导程序时，初始化阶段识别出点火信号断开，则直接运行MCU休眠模式；如果在应用程序时，初始化阶段识别出点火信号断开，则直接运行MCU休眠模式；如果在应用程序时，AfterRun阶段识别出点火信号断开，则表明系统由较高功耗的工作状态经过熄火下电并达定时阈值后触发软件重启再次执行引导控制模块直至ECU休眠模式。
其中，ECU休眠模式是指禁止所有的MCU中断、关闭所有MCU的外围组件，车载控制器及车载控制器主控芯片均处于低功耗模式。
其中，定时阈值为4-10秒，目标为保证系统完成熄火下电过程和数据存储操作。
以上通过具体实施方式和实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种车载控制器低功耗引导控制系统，其特征在于，包括：
引导控制模块，是车载控制器在系统上电或复位后运行的一段引导程序，并设有与应用程序模块相同的关闭所有功率电路器件输出及ECU休眠模式进入条件，若满足ECU休眠模式进入条件则执行ECU休眠，若有远程下载请求则执行远程下载模块，若点火信号未断开并且无远程下载请求则跳转运行应用程序模块；
ECU休眠模块，是根据引导控制模块或应用程序模块请求执行对主控芯片的休眠模式；
远程下载模块，用于上位机通过通信接口连接，更新车载控制器应用程序代码；
本地加载模块，是引导控制模块加载应用程序时，执行引导初始化跳转至应用程序模块，运行至加载应用程序完成；
应用程序模块，包含对应用系统的初始化功能配置，设有与引导控制模块相同的关闭所有功率电路器件输出及ECU休眠模式进入条件，若满足ECU休眠模式进入条件则执行ECU休眠，若点火信号断开则进入AfterRun模式并开始计时，到达定时阈值后触发软件重启再次执行引导控制模块直至ECU休眠模式。
2.如权利要求1所述的车载控制器低功耗引导控制系统，其特征在于：关闭所有功率电路器件输出及ECU休眠模式进入条件包括，如果在引导程序时，初始化阶段识别出点火信号断开，则直接运行MCU休眠模式；如果在应用程序时，初始化阶段识别出点火信号断开，则直接运行MCU休眠模式；如果在应用程序时，AfterRun阶段识别出点火信号断开，则表明系统由较高功耗的工作状态经过熄火下电并达定时阈值后触发软件重启再次执行引导控制模块直至ECU休眠模式。
3.如权利要求1所述的车载控制器低功耗引导控制系统，其特征在于：ECU休眠模式是指禁止所有的MCU中断、关闭所有MCU的外围组件，车载控制器及车载控制器主控芯片均处于低功耗模式。
4.如权利要求1所述的车载控制器低功耗引导控制系统，其特征在于：定时阈值为4-10秒。
5.一种低功耗车载控制器引导控制方法，其特征在于，包括：
将引导程序与应用程序设定相同的关闭所有功率电路器件输出及ECU休眠模式进入条件；
若满足ECU休眠模式进入条件则执行ECU休眠，若有远程下载请求则执行远程下载，若点火信号未断开并且无远程下载请求则跳转运行应用程序；
将应用程序中设有应用系统的初始化功能配置，若满足ECU休眠模式进入条件则执行ECU休眠；若点火信号断开则进入AfterRun模式并开始计时，到达定时阈值后触发软件重启重新执行引导程序。
6.如权利要求3所述的低功耗车载控制器引导控制方法，其特征在于：关闭所有功率电路器件输出及ECU休眠模式进入条件包括，如果在引导程序时，初始化阶段识别出点火信号断开，则直接运行MCU休眠模式；如果在应用程序时，初始化阶段识别出点火信号断开，则直接运行MCU休眠模式；如果在应用程序时，AfterRun阶段识别出点火信号断开，则表明系统由较高功耗的工作状态经过熄火下电并达定时阈值后触发软件重启再次执行引导控制模块直至ECU休眠模式。
7.如权利要求3所述的低功耗车载控制器引导控制方法，其特征在于：ECU休眠模式是指禁止所有的MCU中断、关闭所有MCU的外围组件，车载控制器及车载控制器主控芯片均处于低功耗模式。
8.如权利要求3所述的低功耗车载控制器引导控制方法，其特征在于：定时阈值为4-10秒。
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