一种汽车CAN总线唤醒装置、方法及车辆

摘要

本发明提供了一种汽车CAN总线唤醒装置、方法及车辆，所述装置中，唤醒发送模块包括脉冲延长电路、开关驱动电路和稳压电路；唤醒检测模块包括时间滤波器和电压比较器。本发明使不带唤醒功能的收发器实现唤醒功能，具有结构简单、成本低廉及无需设计软件直接安装的特点。

权利要求

1.一种汽车CAN总线唤醒装置，其特征在于，包括：

唤醒电控单元和检测电控单元；

所述唤醒电控单元包括唤醒发送模块和唤醒收发器；

所述检测电控单元包括唤醒检测模块和检测收发器；

所述唤醒发送模块包括脉冲延长电路、开关驱动电路和稳压电路，所述脉冲延长电路的电源端与VCC连接，所述脉冲延长电路的信号输出端与开关驱动电路的信号输入端连接，开关驱动电路的电源端通过第一电阻与VCC连接，开关驱动电路的信号输出端通过第二电阻同时与稳压电路的信号输入端和第一反向二极管的阳极连接，所述稳压电路的信号输出端接地，所述第一反向二极管的阴极与唤醒收发器的CAN总线高位数据线连接；

所述唤醒检测模块包括时间滤波器和电压比较器，所述时间滤波器的信号输出端与所述电压比较器的信号输入端连接，所述电压比较器的信号输出端和第三电阻的第一端均与第四电阻的第一端连接，第四电阻的第二端与检测收发器的CAN总线低位数据线连接，第五电阻的第一端与检测收发器的CAN总线高位数据线连接，所述时间滤波器的电源端、所述电压比较器的电源端、第三电阻的第二端和第五电阻的第二端均接地。

2.如权利要求1所述的汽车CAN总线唤醒装置，其特征在于，所述唤醒收发器的CAN总线高位数据线通过第七电阻与所述检测收发器的CAN总线低位数据线连接。

3.如权利要求1所述的汽车CAN总线唤醒装置，其特征在于，所述脉冲延长电路用于保证所述唤醒收发器检测到至少170个位时间的唤醒脉冲。

4.如权利要求1所述的汽车CAN总线唤醒装置，其特征在于，所述开关驱动电路为场效应晶体管MOSFET。

5.如权利要求1所述的汽车CAN总线唤醒装置，其特征在于，所述稳压电路用于为所述唤醒收发器的CAN总线高位数据线提供8～14.5V的电压。

6.如权利要求1所述的汽车CAN总线唤醒装置，其特征在于，所述时间滤波器用于检测唤醒脉冲的持续时间，且当所述唤醒脉冲的持续时间少于3个位时间时，检测电控单元不能被唤醒，并且检测电控单元被唤醒时间不超过10个位时间。

7.如权利要求1所述的汽车CAN总线唤醒装置，其特征在于，所述电压比较器用于检测所述检测收发器的CAN总线低位数据线的唤醒电压，当所述唤醒电压在4.5V～5.5V之间时，唤醒检测电控单元。

8.一种基于权利要求1至7任意一项所述的汽车CAN总线唤醒装置的汽车CAN总线唤醒方法，其特征在于，包括：当唤醒电控单元接收到网络系统的唤醒信号后，通过脉冲延长电路产生唤醒脉冲，并通过唤醒收发器将所述唤醒脉冲发送给检测电控单元；

检测电控单元接收所述唤醒脉冲，通过时间滤波器检测所述唤醒脉冲的持续时间，并通过电压比较器检测检测收发器的CAN总线低位数据线的电压，当所述唤醒脉冲的持续时间和所述检测收发器的CAN总线低位数据线的电压都达到预定值时，唤醒检测电控单元。

9.根据权利要求8所述的汽车CAN总线唤醒方法，其特征在于，所述唤醒脉冲的持续时间的预定值为大于等于3个位时间，小于等于10个位时间；

所述检测收发器的CAN总线低位数据线的电压的预定值为4.5V至5.5V。

10.一种车辆，其特征在于，设置有如权利要求1至7任意一项所述的汽车CAN总线唤醒装置。

说明书

一种汽车 CAN 总线唤醒装置、方法及车辆

技术领域

[0001] 本发明涉及汽车CAN（控制器局域网络）总线通讯领域，具体涉及一种汽车CAN总线唤醒装置、方法及车辆。

背景技术

[0002] 汽车CAN总线已被广泛应用在各种类型的汽车上，而相应的CAN总线网络管理是保障汽车稳定运行的重要技术。网络管理主要用来管理动力CAN（VBUS）和车身CAN（EBUS）的应用信息以及休眠唤醒功能，图1所示的是网络管理休眠唤醒功能间的相互转移，其中的NM表示网络管理。总线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；唤醒是将电控单元的网络功能开启，以使电控单元开始正常的功能。

[0003] 总线唤醒分为本地唤醒和远程唤醒，本地唤醒是微处理器（MCU）检测到本地唤醒信号，从而将CAN收发器唤醒（部分收发器带唤醒功能）；而远程唤醒是微处理器检测到总线上有报文时，将CAN模块唤醒。带唤醒功能的收发器唤醒电路设计简单，但收发器成本较高；对于不带唤醒功能的收发器来说，若更换收发器，需重新对芯片进行选型以及需多次进行试验，增加设计时间和设计成本。

发明内容

[0004] 本发明提供了一种汽车CAN总线唤醒装置、方法及方法，可以使不带唤醒功能的收发器实现唤醒功能，具有结构简单、成本低廉以及无需设计软件而直接安装的特点。

[0005] 本发明提供的方案如下：

[0006] 本发明实施例提供了一种汽车CAN总线唤醒装置，包括：

[0007] 唤醒电控单元和检测电控单元；

[0008] 所述唤醒电控单元包括唤醒发送模块和唤醒收发器；

[0009] 所述检测电控单元包括唤醒检测模块和检测收发器；

[0010] 所述唤醒发送模块包括脉冲延长电路、开关驱动电路和稳压电路，所述脉冲延长电路的电源端与VCC连接，所述脉冲延长电路的信号输出端与开关驱动电路的信号输入端连接，开关驱动电路的电源端通过第一电阻与VCC连接，开关驱动电路的信号输出端通过第二电阻同时与稳压电路的信号输入端和第一反向二极管的阳极连接，所述稳压电路的信号输出端接地，所述第一反向二极管的阴极与唤醒收发器的CAN总线高位数据线连接；

[0011] 所述唤醒检测模块包括时间滤波器和电压比较器，所述时间滤波器的信号输出端与所述电压比较器的信号输入端连接，所述电压比较器的信号输出端和第三电阻的第一端均与第四电阻的第一端连接，第四电阻的第二端与检测收发器的CAN总线低位数据线连接，第五电阻的第一端与检测收发器的CAN总线高位数据线连接，所述时间滤波器的电源端、所述电压比较器的电源端、第三电阻的第二端和第五电阻的第二端均接地。

[0012] 优选的，所述唤醒收发器的CAN总线高位数据线通过第七电阻与所述检测收发器的CAN总线低位数据线连接。

[0013] 优选的，所述脉冲延长电路用于保证所述唤醒收发器检测到至少170个位时间的唤醒脉冲。

[0014] 优选的，所述开关驱动电路为场效应晶体管MOSFET。

[0015] 优选的，所述稳压电路用于为所述唤醒收发器的CAN总线高位数据线提供8~14.5V的电压。

[0016] 优选的，所述时间滤波器用于检测唤醒脉冲的持续时间，且当所述唤醒脉冲的持续时间少于3个位时间时，检测电控单元不能被唤醒，并且检测电控单元被唤醒时间不超过10个位时间。

[0017] 优选的，所述电压比较器用于检测所述检测收发器的CAN总线低位数据线的唤醒电压，当所述唤醒电压在4.5V~5.5V之间时，唤醒检测电控单元。

[0018] 本发明实施例还提供了一种基于上述本发明实施例提供的汽车CAN总线唤醒装置的汽车CAN总线唤醒方法，包括：

[0019] 当唤醒电控单元接收到网络系统的唤醒信号后，通过脉冲延长电路产生唤醒脉冲，并通过唤醒收发器将所述唤醒脉冲发送给检测电控单元；

[0020] 检测电控单元接收所述唤醒脉冲，通过时间滤波器检测所述唤醒脉冲的持续时间，并通过电压比较器检测检测收发器的CAN总线低位数据线的电压，当所述唤醒脉冲的持续时间和所述检测收发器的CAN总线低位数据线的电压都达到预定值时，唤醒检测电控单元。

[0021] 优选的，所述唤醒脉冲的持续时间的预定值为大于等于3个时间位，小于等于10个时间位；

[0022] 所述检测收发器的CAN总线低位数据线的电压的预定值为4.5V至5.5V。

[0023] 本发明实施例还提供了一种车辆，该车辆具体可以设置有上述本发明实施例提供的汽车CAN总线唤醒装置。

[0024] 从以上所述可以看出，本发明提供的汽车CAN总线唤醒装置、方法及车辆，可以使不带唤醒功能的收发器实现唤醒功能，具有结构简单、成本低廉以及无需设计软件而直接安装的特点。

附图说明

[0025] 图1为现有技术中网络管理休眠唤醒功能间的相互转移图；

[0026] 图2为本发明实施例提供的汽车CAN总线唤醒装置的结构示意图；

[0027] 图3为本发明实施例提供的唤醒发送模块的电路结构示意图；

[0028] 图4为本发明实施例提供的唤醒检测模块的电路结构示意图；

[0029] 图5为本发明实施例提供的汽车CAN总线唤醒方法流程示意图；

[0030] 图6为本发明实施例提供的节点状态报文示意图；

[0031] 图7为本发明实施例提供的网络管理状态转移图。

具体实施方式

[0032] 本发明的具体实施方式提供了一种汽车CAN总线唤醒装置，如附图2所示，该装置具体可以包括：

[0033] 唤醒电控单元1和检测电控单元2；

[0034] 所述唤醒电控单元1包括唤醒发送模块11和唤醒收发器12；

[0035] 所述检测电控单元2包括唤醒检测模块21和检测收发器22；

[0036] 唤醒发送模块11中，具体可以包括：

[0037] 脉冲延长电路、开关驱动电路和稳压电路。

[0038] 所述脉冲延长电路的电源端与VCC连接，所述脉冲延长电路的信号输出端与开关驱动电路的信号输入端连接。

[0039] 所述开关驱动电路的电源端通过第一电阻R1与VCC连接，开关驱动电路的信号输出端通过第二电阻R2同时与稳压电路的信号输入端和第一反向二极管D1的阳极连接。

[0040] 所述稳压电路的信号输出端接地，所述第一反向二极管D1的阴极与唤醒收发器12的CAN总线高位数据线连接；

[0041] 唤醒检测模块21中具体可以包括：

[0042] 时间滤波器和电压比较器。

[0043] 所述时间滤波器的信号输出端与所述电压比较器的信号输入端连接。

[0044] 所述电压比较器的信号输出端和第三电阻R3的第一端均与第四电阻R4的第一端连接，第四电阻R4的第二端与检测收发器22的CAN总线低位数据线连接，第五电阻R5的第一端与检测收发器22的CAN总线高位数据线连接。

[0045] 所述时间滤波器的电源端、所述电压比较器的电源端、第三电阻R3的第二端和第五电阻R5的第二端均接地。

[0046] 具体的，本具体实施方式提供的汽车CAN总线唤醒装置的结构中，包括设置在唤醒电控单元1中的唤醒发送模块11和设置在检测电控单元2中的唤醒检测模块21，并且在唤醒电控单元1和检测电控单元2中还分别设置有唤醒收发器12和检测收发器22，唤醒收发器12的CAN总线高位数据线通过第七电阻R7与检测收发器22的CAN总线低位数据线连接，第七电阻R7的阻值为60Ω。图2中的各物理参数如下的唤醒电压和时间参数具体可如表1所示，其中的CAN_H表示CAN总线高位数据线，简称为CAN高，CAN_L表示CAN总线低位数据线，简称为CAN低。

[0047] 表1

[0048]

[0049] 相应的唤醒发送模块11的电路结构具体可如图3所示，由脉冲延长电路、开关驱动电路和稳压电路组成。脉冲延长电路由第六电阻R6和电容C组成，具体用于保证唤醒收发器12检测到至少170个位时间的唤醒脉冲。开关驱动电路可采用场效应晶体管MOSFET来实现，用与控制唤醒发送模块11的启动与关闭。稳压电路的稳压二极管ZD给唤醒收发器12的CAN总线高位数据线提供8~14.5V的电压。当VCC为10V时，CAN总线高位数据线的输入电压为8V，唤醒收发器12的CAN总线高位数据线和CAN总线低位数据线对地的电阻为360Ω（其中终端电阻为60Ω）；当VCC为16V时，CAN总线高位数据线的输入电压为14.5V，CAN总线高位数据线和CAN总线低位数据线对地的电阻为16.5KΩ。为了防止反向电流，在唤醒发送模块11中设置了第一反向二极管D1和第二反向二极管D2。

[0050] 相应的唤醒检测模块21的电路结构具体可如图4所示，具体可由时间滤波器和电压比较器组成。时间滤波器具体用于检测唤醒脉冲的持续时间，当唤醒脉冲的持续时间少于3个位时间时，检测电控单元2不能被唤醒，但检测电控单元2被唤醒的时间不超过10个位时间；电压比较器用于检测检测收发器22的CAN总线低位数据线的唤醒电压，当CAN总线低位数据线的唤醒电压在4.5V~5.5V之间时并且当唤醒信号的持续时间超过3个位时间时，检测电控 单元2被唤醒。第三电阻R3和第四电阻R4的阻值需满足ISO11898规定的CAN总线高位数据线和CAN总线低位数据线对地的阻抗。第五电阻R5的阻值等于第一电阻R1和第二电阻R2的和。

[0051] 本发明的具体实施方式还提供了一种汽车CAN总线唤醒方法，如附图5所示，具体可以包括：

[0052] 步骤51，当唤醒电控单元接收到网络系统的唤醒信号后，通过脉冲延长电路产生唤醒脉冲，并通过唤醒收发器将所述唤醒脉冲发送给检测电控单元；

[0053] 步骤52，检测电控单元接收所述唤醒脉冲，通过时间滤波器检测所述唤醒脉冲的持续时间，并通过电压比较器检测检测收发器的CAN总线低位数据线的电压，当所述唤醒脉冲的持续时间和所述检测收发器的CAN总线低位数据线的电压都达到预定值时，唤醒检测电控单元。

[0054] 具体的，网络管理通过令牌环的形式实现对唤醒电控单元和检测电控单元的休眠和唤醒功能的管理。休眠和唤醒指令体现在节点状态报文里，其中的节点状态是指唤醒电控单元或接收电控单元的运行状态，具体如图6所示，节点状态各部分功能如下所示：

[0055] 节点地址包含目标地址和源地址。其中目标地址是令牌环的重要组成部分，用来指示令牌环传输的目标地址(检测电控单元)；源地址指示令牌环传输的起始(唤醒电控单元)。网络配置指示连接到EBUS和VBUS的所有网络配置。节点状态指示节点的各种网络管理状态，节点启动后会标记启动报文，即数据Byte3的bit0为启动状态；bit1和bit2表示节点是由本身应用唤醒或是其它节点唤醒；bit3表示睡眠状态；bit4表示网络的有效配置；bit5、bit6和bit7指示网络的状态，是否超时、过载或是错误状态。数据Byte4的bit6指示应用是否处于limp home（跛行回家）模式；bit7指示网关是否在线以及网络有效配置是否发送。

[0056] 网络管理指示位指示网络实时信息，如有无报文发出，节点是否远程请求，网络的实际配置以及最高配置。

[0057] EBUS指示位用于指示EBUS上每个ECU的远程请求、实际配置以及车辆的最高配信息（每个位表示一个ECU，最大可达16个ECU）。

[0058] VBUS指示位用于指示VBUS上每个ECU的远程请求、实际配置以及车 辆的最高配信息（每个位表示一个ECU，最大可达8个ECU）。

[0059] 图7所示的是网络管理的状态转移图，详细说明了网络休眠和唤醒之间的状态转移。当唤醒电控单元收到网络系统的唤醒信号后，会相应的激活网络管理功能，待唤醒条件满足后，通过脉冲延长电路产生唤醒脉冲，并通过唤醒收发器将所述唤醒脉冲发送给接收电控单元；当接收电控单元接收到该唤醒脉冲时，通过时间滤波器获得预定数量的位时间，当所述时间滤波器检测到所述唤醒脉冲的持续时间超过3个位时间，并且当电压比较器检测在检测收发器的CAN总线低位端的电压达到4.5V~5.5V时，唤醒检测电控单元。若接收电控单元未能获得超过3个位时间，则不能被唤醒，若在被唤醒后获得超过10个位时间，则重新进入休眠模式。

[0060] 基于本发明实施例提供的汽车CAN总线唤醒装置，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CAN总线唤醒装置。

[0061] 本发明提供的汽车CAN总线唤醒装置、方法及车辆，可以使不带唤醒功能的收发器实现唤醒功能，具有结构简单、成本低廉以及无需设计软件而直接安装的特点。

[0062] 以上所述仅是本发明的实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。