CAN總線(xiàn)局部網(wǎng)絡(luò )管理機制及實(shí)現

近年來(lái)，汽車(chē)的節能問(wèn)題備受關(guān)注，消減不必要的能源損耗是一種非常有效的方法。當前，大多數車(chē)輛在點(diǎn)火鑰匙打到OFF檔之后，部分功能仍需要使用，例如：車(chē)輛防盜、電子駐車(chē)功能等。為了降低電量消耗，避免蓄電池電量消耗過(guò)多導致汽車(chē)無(wú)法啟動(dòng)，需要KL30節點(diǎn)在OFF檔之后能進(jìn)入低功耗狀態(tài)，關(guān)閉大部分不需要的功能，盡可能減少電量消耗。對于分布式功能網(wǎng)絡(luò )，由于連接到總線(xiàn)上的節點(diǎn)需要協(xié)同工作，所以各節點(diǎn)遵循同樣的協(xié)議以實(shí)現同步睡眠及喚醒。

當前，大多數的車(chē)輛都是遵循OSEK或者AUTOSAR網(wǎng)絡(luò )管理協(xié)議，來(lái)實(shí)現節點(diǎn)休眠喚醒功能的。由于目前車(chē)輛的電子電氣系統越來(lái)越復雜，KL30節點(diǎn)也越來(lái)越多，當前的網(wǎng)絡(luò )管理協(xié)議也逐漸呈現出一些弊端。例如：IG OFF時(shí)，當某個(gè)功能需要總線(xiàn)上的一個(gè)節點(diǎn)與另一個(gè)節點(diǎn)進(jìn)行通信時(shí)需要把該網(wǎng)段上的所有節點(diǎn)喚醒，如果跨網(wǎng)段，還需要喚醒兩個(gè)網(wǎng)段上的所有節點(diǎn)，不相關(guān)的節點(diǎn)都進(jìn)入非低功耗狀態(tài)，這樣就造成不必要的電量消耗。又例如：為了保證車(chē)輛安全，在點(diǎn)火鑰匙打到OFF檔后，部分節點(diǎn)還需要通信一段時(shí)間，通常為幾分鐘到幾十分鐘，此時(shí)，由于部分節點(diǎn)的通信需求，網(wǎng)段上的所有節點(diǎn)都不能進(jìn)入低功耗狀態(tài)，極大地消耗蓄電池電量。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，歐洲一些汽車(chē)廠(chǎng)商已經(jīng)開(kāi)始制定新的網(wǎng)絡(luò )管理方案-局部網(wǎng)絡(luò )（Partial Network，簡(jiǎn)稱(chēng)PN）管理，以實(shí)現分組睡眠和喚醒。

局部網(wǎng)絡(luò )管理概念

與傳統網(wǎng)絡(luò )管理同睡同醒的邏輯不同，局部網(wǎng)絡(luò )管理根據不同的電子電氣EE功能（feature）在整個(gè)網(wǎng)絡(luò )內劃分出多個(gè)虛擬的局部網(wǎng)絡(luò )，各個(gè)局部網(wǎng)絡(luò )間可以實(shí)現單獨的休眠喚醒功能，互不影響。如圖1所示，根據EE功能（feature），網(wǎng)絡(luò )上的若干節點(diǎn)被劃分為2個(gè)PN組，PN1組為車(chē)門(mén)解鎖相關(guān)feature，PN2組為Radio相關(guān)feature。在點(diǎn)火鑰匙處于OFF檔且所有節點(diǎn)處于睡眠狀態(tài)后，PEPS需要對車(chē)門(mén)解鎖，此時(shí)PEPS只需喚醒與解鎖功能相關(guān)的BCM和IC，其他與該功能不相關(guān)的節點(diǎn)仍然處于睡眠狀態(tài)。

圖1 局部網(wǎng)絡(luò )示例

1)喚醒邏輯：節點(diǎn)只有收到所屬PN組內的特定報文（通常是網(wǎng)絡(luò )管理報文），才被喚醒。PEPS發(fā)送的NM報文只能將IC和BCM喚醒，而Radio和Tuner仍處于睡眠狀態(tài)；

2)睡眠邏輯：節點(diǎn)所屬的PN組內的所有節點(diǎn)均滿(mǎn)足該PN的睡眠條件后，該PN組內的節點(diǎn)實(shí)現協(xié)同睡眠。其他PN組的節點(diǎn)通信不受影響。

因此，根據功能來(lái)劃分局部網(wǎng)絡(luò )的方式，可以在一個(gè)功能激活的時(shí)候，僅使相關(guān)節點(diǎn)被喚醒并進(jìn)行通信，而其他的節點(diǎn)仍然可以保持睡眠狀態(tài)，這樣就極大程度上減少了電量消耗。PN組的劃分非常靈活，不僅可以對同一網(wǎng)段上的節點(diǎn)進(jìn)行分組，還可以將跨網(wǎng)段的節點(diǎn)劃分到同一PN組內，除此之外，一個(gè)節點(diǎn)可以屬于一個(gè)或多個(gè)PN。

局部網(wǎng)絡(luò )管理實(shí)現

相對于傳統的CAN通信硬件和軟件實(shí)現，局部網(wǎng)絡(luò )管理需要實(shí)現以下幾個(gè)部分：