CAN总线的局部网络管理概念
近海
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2019.12.30
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随着汽车节能问题备受关注,减少不必要的能源消耗是一种非常有效的方法,尤其在新能源汽车中该问题更是直接关系到汽车的续航里程。但是在许多汽车中,在IG OFF状态下,当某个功能需要总线上的两个节点通信时需要把该网段上所有节点都唤醒,如果跨网段则需要唤醒两个网段上所有的节点,不相关的节点都进入非低功耗状态,造成不必要的能量浪费。为了解决这个问题,相关组织提出了局部网络管理的概念,本文就来介绍一下它的相关内容。

1. 局部网络管理概念

与传统网络管理同睡同醒的逻辑不同,局部网络管理根据不同的电子电气功能把整个网络分成多个虚拟的局部网络,每个局部网络内的节点可以实现同睡同醒,局部网络之间互不影响,如下图所示。

上图中,网络中的节点被划分为两个PN组,其中PN1实现车门解锁功能,PN2实现收音机管理功能。在点火钥匙处于OFF状态且所有节点处于睡眠状态后,PEPS需要对车门解锁,此时PEPS只需唤醒与解锁功能相关的IC和BCM模块,其它节点仍处于睡眠状态。

PN组的划分非常灵活,不仅可以对同一网段上的节点进行分组,还可以将跨网段的节点划分为同一个PN组,除此之外,一个节点还可以属于多个PN组。

2. 局部网络管理实现

相较于传统的CAN通讯硬件和软件实现,局部网络管理的实现需要以下几个部分:

(1)硬件实现

为实现部分节点唤醒的功能,需要特殊的收发器支持。特殊收发器具有报文滤波功能,只有收到特定的报文才能被唤醒,其它的报文则被丢弃,比如NXP推出的支持局部网络管理功能的收发器TJA1145。

(2)软件实现

在软件部分,需要遵守支持局部网络的网络管理协议来配合应用程序实现分组协同睡眠和唤醒。AUTOSAR已经推出支持PN的网络管理协议R3.2.1,该协议主要通过特定的网络管理报文来实现分组唤醒和睡眠。具体的网络管理报文格式本文不再介绍,有需要了解的可查阅相关文档,协议中对每个字节每个位的功能都做出了详细的定义,如下图所示为Control Bit Vector的格式定义。

在局部网络管理中,每个节点只关心自己所处PN组的状态,在节点发送的网络管理报文中加入所属PN组的信息,就可以实现不同PN组的休眠和唤醒。

本文介绍了局部网络管理的概念和优点,并阐述了其在CAN总线上的硬件及软件实现。可以肯定的是,随着汽车电子电气功能越来越复杂,局部网络管理的分组睡眠和唤醒机制是一种有效的节省能源的方法。

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