CN111885173A - 一种符合austosar架构的ecu及其睡眠/唤醒管理方法 - Google Patents

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Abstract

一种符合AUSTOSAR架构的ECU及其睡眠/唤醒管理方法。该ECU包括软件实现的虚拟总线收发器驱动模块、部分网络管理模块和模式请求收集模块。该ECU的睡眠/唤醒管理方法包括：虚拟总线收发器驱动模块接收总线上的报文，并在判断报文与ECU相关时缓存报文；部分网络管理模块在确定缓存的报文存在模式改变标记并且缓存的报文未超时时，发送第一模式改变请求至模式请求收集模块；以及模式请求收集模块至少根据第一模式改变请求和从应用层发来的第二模式改变请求确定是否向相关模块发出睡眠或唤醒的模式切换命令，以使ECU进入睡眠或者唤醒ECU。本发明的符合AUSTOSAR架构的ECU及其睡眠/唤醒管理方法能够实现了部分网络节点(PNC)的功能，并具有实现灵活，成本低等优点。

Description

一种符合AUSTOSAR架构的ECU及其睡眠/唤醒管理方法
技术领域
本发明涉及汽车电子，特别涉及一种符合AUSTOSAR架构的ECU及其睡眠/唤醒管理方法。
背景技术
目前汽车上集成有多个不同的电子控制单元(Electronic Control Unit，ECU)以实现不同的功能。这些ECU通过总线(例如CAN总线)互相连接形成一个或多个网络，以实现互相通信。每一个ECU在网络中构成一个节点。
汽车为了实现整车的静态电流控制，引入了网络管理来控制各个节点能同步响应唤醒并同步合理睡眠策略来尽量降低静态电流。以AUTOSAR架构下的CAN网络管理为例，其实现原理是：在CAN总线睡眠情况下，CAN节点中的CAN收发器在睡眠状态下可以被CAN信号唤醒，如果接收到特定ID的CAN网络管理报文，CAN节点网络会被动唤醒，进而实现整个网络的信息交互。同时AUTOSAR(Automotive Open System Architecture)网络管理也支持部分网络管理(Partial networking Management)，提供可选择性地唤醒部分节点以适用于某些汽车应用场景，比如用户启用的某个功能只需要同一CAN网络上的某几个节点共同配合就可以实现，那么让该网络上的所有节点唤醒实属不必要。在这种应用场景下，就适用于部分网络管理，我们称支持同一功能的网络节点为部分网络节点(Partial NetworkCluster，PNC)，其实现策略是节点不仅需要接收对应的CAN ID网络管理报文，同时还要根据CAN数据帧携带的信息位判断是否包含唤醒该节点的数据命令置位，两者皆匹配的情况下节点才能被唤醒。
目前实现的PNC是依赖CAN收发器芯片把该功能集成在芯片里，其通过硬件寄存器的配置来实现对应的功能。这种实现方式存在如下不足：(1)如果硬件设计使用了不支持PNC功能的CAN收发器，而后期需要增加PNC功能时，那么必须更换为支持PNC功能的CAN收发器，由此产生的相关研发和测试需要较长周期；(2)支持PNC功能的芯片比不支持PNC功能的芯片在价格上要昂贵，这就导致了BOM成本较高。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种符合AUSTOSAR架构的ECU及其睡眠/唤醒管理方法，其实现了部分网络节点(PNC)的功能，并具有实现灵活，成本低等优点。
为了解决上述问题，本发明提供了一种符合AUSTOSAR架构的ECU的睡眠/唤醒管理方法，所述ECU包括软件实现的虚拟总线收发器驱动模块、部分网络管理模块和模式请求收集模块，所述ECU的睡眠/唤醒管理方法包括：所述虚拟总线收发器驱动模块接收总线上的报文，并在判断所述报文与所述ECU相关时缓存所述报文；所述部分网络管理模块在确定缓存的所述报文存在模式改变标记并且缓存的所述报文未超时时，发送第一模式改变请求至所述模式请求收集模块；以及所述模式请求收集模块至少根据所述第一模式改变请求和从应用层发来的第二模式改变请求确定是否向相关模块发出睡眠或唤醒的模式切换命令，以使所述ECU进入睡眠或者唤醒所述ECU。
本发明另一方面提供了一种符合AUTOSAR架构的ECU，其包括：计算机可读存储介质，其上存储有多个指令，所述多个指令至少包括实现虚拟总线收发器驱动模块、部分网络管理模块和模式请求收集模块的指令；以及一个或多个处理器，适于执行所述多个指令以实现如上所述的ECU的睡眠/唤醒管理方法。
与现有技术相比，上述方案具有以下优点：
本发明以软件的形式实现了部分网络节点(PNC)的功能，实现了对ECU的睡眠、唤醒管理，实现了节点的静态电流最优化的滚利，并且具有实现灵活，成本低等优点。
附图说明
图1例示了根据本发明一个或多个实施例的ECU的架构示意图；
图2例示了根据本发明一个或多个实施例的ECU的睡眠/唤醒管理方法中ECU各模块的消息传递示意图；
图3例示了根据本发明一个或多个实施例的ECU的睡眠/唤醒管理方法的流程示意图。
具体实施方式
在下面的描述中，阐述了许多具体细节以便使所属技术领域的技术人员更全面地了解本发明。但是，对于所属技术领域内的技术人员明显的是，本发明的实现可不具有这些具体细节中的一些。此外，应当理解的是，本发明并不限于所介绍的特定实施例。相反，可以考虑用下面的特征和要素的任意组合来实施本发明，而无论它们是否涉及不同的实施例。因此，下面的方面、特征、实施例和优点仅作说明之用而不应被看作是权利要求的要素或限定，除非在权利要求中明确提出。
本发明的思想是在标准的AUTOSAR架构中增加相应的软件模块来实现部分网络节点信号识别和网络睡眠、唤醒管理。
图1例示了根据本发明一个或多个实施例的ECU的架构示意图。参考图1所示，ECU符合AUTOSAR架构，其包括电源控制单元(Power Control Unit，PCU)、微控制器(Microcontroller)、微控制器驱动(Microcontroller Drivers)、通信驱动(Communication Drivers)、I/O驱动(I/O Drivers)、系统服务(System Services)、通信硬件抽象(Communication Hardware Abstraction)、通信服务(Communication Services)、复杂设备驱动(Complex Device Drivers(CDD))、AUTOSAR运行时环境(AUTOSAR RuntimeEnvironment(RTE))、应用层(Application Layer)和库(Libs)等中的一个或多个。系统服务可以包括AUTOSAR操作系统(AUTOSAR OS)、基础软件调度器(BSW Scheduler)、基础软件模式管理器(Bsw Mode Manager)、ECU管理器(EcuM)和通信管理器(ComM)。通信驱动可以包括CAN驱动器(CAN Driver)、虚拟CAN总线收发器驱动(Virtual CAN Transceiver Driver)模块和真实CAN总线收发器驱动(Real CAN Transceiver Driver)模块。通信硬件抽象可以包括CAN接口(CAN Interface)。通信服务可以包括COM、CAN网络管理器(CAN NM)和CAN状态管理器(CAN SM)。复杂设备驱动可以包括电源控制单元驱动(Power Control unitDriver)、部分网络管理(Partial Network Manager(PNM))模块和模式请求收集(ModeRequest Collector)模块。其中，虚拟CAN总线收发器驱动模块、部分网络管理模块和模式请求收集模块是为实现本发明而加入AUTOSAR的软件模块，其余的模块是AUTOSAR中已有的模块。因此，下面将重点说明软件实现的虚拟CAN总线收发器驱动模块、部分网络管理模块和模式请求收集模块。在一个或多个实施例中，虚拟总线收发器驱动模块设置于AUTOSAR架构中的通信驱动中。在一个或多个实施例中，部分网络管理模块和/或模式请求收集模块设置于AUTOSAR架构中的复杂设备驱动中。另外，在本实施例中是以CAN总线为例进行说明，可以理解本发明并不仅限于CAN总线，还可以是其他类型的总线，例如以太网总线等，本发明对此并不加以限制。
图2例示了根据本发明一个或多个实施例的ECU的睡眠/唤醒管理方法中ECU各模块的消息传递示意图。图3例示了根据本发明一个或多个实施例的ECU的睡眠/唤醒管理方法的流程示意图。结合参考图1至图3所示，ECU的睡眠/唤醒管理方法100可以包括：
步骤110：虚拟总线收发器驱动模块接收总线上的报文，并在判断报文与该ECU相关时缓存该报文；
步骤120：部分网络管理模块在确定缓存的报文存在模式改变标记并且缓存的所述报文未超时时，发送第一模式改变请求至模式请求收集模块；以及
步骤130：模式请求收集模块至少根据第一模式改变请求和从应用层发来的第二模式改变请求确定是否向相关模块发出睡眠或唤醒的模式切换命令，以使该ECU进入睡眠或者唤醒该ECU。
在步骤110，虚拟CAN总线收发器驱动模块可以从CAN总线接收报文，并判断该报文是否与该ECU相关，当判断结果为相关时，缓存该报文。在一个或多个实施例中，虚拟CAN总线收发器驱动模块是由中断触发来进行对CAN总线上的报文的接收的。在一个或多个实施例中，虚拟CAN总线收发器驱动模块提供了软件接收缓存(Buffer)以缓存报文。
在一个或多个实施例中，虚拟CAN总线收发器驱动模块通过真实CAN总线收发器驱动模块从微控制器中的CAN硬件端口(RS-CAN)接收报文。
在一个或多个实施例中，虚拟CAN总线收发器驱动模块根据报文的身份标识(ID)确定该报文是否与该ECU相关。具体来说，可以通过对报文进行特定的掩码操作来过滤出特定的身份标识的报文。例如，要滤出ID为0X00001567(16进制)的报文，则可以设置掩码为0X00001567，假设接收到的报文的ID为0Xxxxxxxxx，则将报文的ID与掩码进行与运算，0Xxxxxxxxx&0X00001567，如果结果为0X00001567，则说明该报文需要被滤出，如果结果不为0X00001567，则说明书该报文可以被抛弃。又例如，要滤出ID为0X00001560至0X0000156F(十六进制)的报文，则可以设置掩码为0X00001560，假设接收到的报文的ID为0Xxxxxxxxx，则将报文的ID与掩码进行与运算，0Xxxxxxxxx&0X00001560，如果结果为0X0000156x，x可以为0至F中的任一者，则说明该报文需要被滤出，否则，则说明书该报文可以被抛弃。
在一个或多个实施例中，虚拟CAN总线收发器驱动模块在缓存报文之后还可以发送通知(Pnm_GetPNC_NM_Message)到部分网络管理模块，以通知部分网络管理模块有报文需要处理。
在步骤120，部分网络管理模块在确定缓存的报文存在模式改变标记并且缓存的所述报文未超时时，发送第一模式改变请求(ModeChanReq_From_PNM)至模式请求收集模块。在一个或多个实施例中，部分网络管理模块由时间片调度，周期性地对缓存的报文进行处理。例如可以通过AUTOSAR中的调度管理器模块(SchM)来实现对部分网络管理模块的时间片调度(pnm_cyclic_10ms)，例如每10ms调度一次。
在一个或多个实施例中，部分网络管理模块通过甄别报文中的特定数据位来确定模式改变标记是否存在。具体而言，可以依据CAN报文帧中设定的某一比特位来确定模式改变标记是否存在。例如，以二进制的CAN报文帧中的第0位来作为模式改变标记。例如一数据长度为8字节的CAN报文帧为X1XX XX XX XX XX XX XX(十六进制)，其中最左边的“X1”代表第0字节，其对应的二进制为xxxx 0001，可见二进制的CAN报文帧中的第0位为“1”，其可以代表模式改变标记存在。又例如一数据长度为8字节的CAN报文帧为X0XX XX XX XX XX XXXX(十六进制)，其中最左边的“X0”代表第0字节，其对应的二进制为xxxx 0000，可见二进制的CAN报文帧中的第0位为“0”，其可以代表模式改变标记不存在。
在一个或多个实施例中，部分网络管理模块通过比较报文中的时间标记和微控制器中TIMER的时间来确定报文是否超时。在确定报文未超时时，部分网络管理模块还结合报文是否存在模式改变标记来确定是否发送模式改变请求。在确定报文超时时，部分网络管理模块将该报文丢弃。
在步骤130，模式请求收集模块至少根据第一模式改变请求(ModeChanReq_From_PNM)和从应用层发来的第二模式改变请求(ModeChanReq_From_App)确定是否向相关模块发出睡眠或唤醒的模式切换命令，以使该ECU进入睡眠或者唤醒该ECU。
在一个或多个实施例中，模式请求收集模块可以通过AUTOSAR架构中的BSW模式管理器(BswModeManager)来实现睡眠或唤醒的模式切换。例如，模式请求收集模块可以通过发送Request_run消息或Request_release消息给BSW模式管理器来实现唤醒或睡眠的模式切换。
在一个或多个实施例中，模式请求模块在确定发送唤醒的模式切换命令时，AUTOSAR架构中的通信管理器(ComM)周期性地发送网络管理报文。例如，模式请求收集模块可以同构发送ComM_RequestComMode消息给通信管理器，通信管理器而后可以通过CAN状态管理器(CAN SM)，通过CAN接口(CAN Interface)来周期性地通知底层CAN收发器驱动发送网络管理报文。
从前述的说明可知，本发明以软件的形式实现了部分网络节点(PNC)的功能，实现了对ECU的睡眠、唤醒管理，实现了节点的静态电流最优化的滚利，并且具有实现灵活，成本低等优点。
在一个或多个实施例中，ECU符合AUTOSAR架构，其可以包括：
计算机可读存储介质(图中未示出)，其上存储有多个指令，所述多个指令至少包括实现虚拟总线收发器驱动模块、部分网络管理模块和模式请求收集模块的指令；以及
一个或多个处理器(例如微控制器)，适于执行所述多个指令以实现如前述的ECU的睡眠/唤醒管理方法100。
虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内所作的各种更动与修改，均应纳入本发明的保护范围内，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (11)

1.一种符合AUSTOSAR架构的ECU的睡眠/唤醒管理方法，其特征在于，所述ECU包括软件实现的虚拟总线收发器驱动模块、部分网络管理模块和模式请求收集模块，所述ECU的睡眠/唤醒管理方法包括：
所述虚拟总线收发器驱动模块接收总线上的报文，并在判断所述报文与所述ECU相关时缓存所述报文；
所述部分网络管理模块在确定缓存的所述报文存在模式改变标记并且缓存的所述报文未超时时，发送第一模式改变请求至所述模式请求收集模块；以及
所述模式请求收集模块至少根据所述第一模式改变请求和从应用层发来的第二模式改变请求确定是否向相关模块发出睡眠或唤醒的模式切换命令，以使所述ECU进入睡眠或者唤醒所述ECU。
2.如权利要求1所述的ECU的睡眠/唤醒管理方法，其特征在于，所述虚拟总线收发器驱动模块接收总线上的报文是由中断触发进行的。
3.如权利要求1或2所述的ECU的睡眠/唤醒管理方法，其特征在于，所述虚拟总线收发器驱动模块根据所述报文的身份标识确定所述报文是否与所述ECU相关。
4.如权利要求1所述的ECU的睡眠/唤醒管理方法，其特征在于，所述部分网络管理模块由时间片调度，周期性地对缓存的所述报文进行处理。
5.如权利要求1或4所述的ECU的睡眠/唤醒管理方法，其特征在于，所述部分网络管理模块通过甄别所述报文中的特定数据位来确定所述模式改变标记是否存在。
6.如权利要求1所述的ECU的睡眠/唤醒管理方法，其特征在于，所述模式请求收集模块通过AUTOSAR架构中的BSW模式管理器来实现睡眠或唤醒的模式切换。
7.如权利要求1所述的ECU的睡眠/唤醒管理方法，其特征在于，在所述模式请求收集模块确定发送唤醒的模式切换命令时，所述AUTOSAR架构中的通信管理器周期性地发送网络管理报文。
8.如权利要求1所述的ECU的睡眠/唤醒管理方法，其特征在于，所述虚拟总线收发器驱动模块设置于AUTOSAR架构中的通信驱动中。
9.如权利要求1所述的ECU的睡眠/唤醒管理方法，其特征在于，所述部分网络管理模块和/或所述模式请求收集模块设置于AUTOSAR架构中的复杂设备驱动中。
10.如权利要求1所述的ECU的睡眠/唤醒管理方法，其特征在于，所述总线为CAN总线。
11.一种符合AUTOSAR架构的ECU，其特征在于，包括：
计算机可读存储介质，其上存储有多个指令，所述多个指令至少包括实现虚拟总线收发器驱动模块、部分网络管理模块和模式请求收集模块的指令；以及
一个或多个处理器，适于执行所述多个指令以实现如权利要求1至10任一项所述的ECU的睡眠/唤醒管理方法。
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