汽车网络管理，从休眠到唤醒
汽车网络管理，从休眠到唤醒
车辆在触发某些操作时需要使车辆状态从休眠到唤醒，要求ECU接收到某些控制信号后激活电源及车身电气系统，包括仪表盘、导航系统、音响系统等。
以BCM控制器需求为例，满足相关条件时，要求车辆从休眠模式进入唤醒模式：
例如：
- 当刹车踏板踩下；
- 危险报警开关变化；
- 左前门状态开关变化；
- 右前门状态开关变化；
满足任一条件时，BCM发出信号控制给相应电控单元，完成车辆唤醒。那么从休眠到唤醒两种模式切换是通过什么实现的？具体细节是什么？
网络管理实现休眠与唤醒
网络管理实际上就是对车辆中的各个ECU的能耗管理，给ECU供电的蓄电池能量是有限的，不可能让各个ECU时刻处于高功耗状态，车辆在不同状态下只需要保证需要正常工作的ECU功能就行了，所以网络管理就是通过协调ECU的休眠和唤醒，减少不必要的能耗，延长电动汽车的续航里程或降低燃油车的油耗。
为了支持睡眠和唤醒，ECU的芯片必须支持低功耗模式和正常工作模式的切换。低功耗模式（ECU睡眠）指一个ECU断电或者处于极少数的外围器件工作的模式；唤醒指的是ECU处于全工作模式。
唤醒与休眠工作机制
休眠机制：控制器在一段时间接收不到CAN网络管理帧，控制器的主芯片MCU通过GPIO口控制TJA1043 CAN芯片（CAN收发器）管脚STB_N为低电平和管脚EN为高电平，经过最小保持时间后芯片进入休眠模式，CAN芯片INH管脚置低。TLE8366电源芯片使能管脚EN置低（INH连接至电源管理芯片EN脚），停止输出主5V电源，主芯片不工作，整个控制器断电不再工作。TJA1043进入低功耗状态，仅由汽车电池对管脚VBAT提供基础工作电源。
唤醒机制：控制器收到CAN网络管理帧，TJA1043短时唤醒，INH管脚置高。电源芯片使能管脚EN置高（INH连接至电源管理芯片EN脚）开始输出主5V电源，主芯片开始工作，MCU进入工作状态后立即控制CAN TJA1043芯片管脚STB_N为高电平和EN为高电平，使TJA1043从休眠模式进入待机模式后开始正常工作。
唤醒源
唤醒源是指能够触发电子控制单元（ECU）从低功耗或睡眠模式恢复到正常工作状态的事件或信号。在车辆的网络管理系统中，合理配置唤醒源对于实现ECU的节能运行至关重要。
常见的控制器唤醒源
- 本地唤醒
本地唤醒是指某些控制器可以通过特定的触发信号被唤醒，比如KL15硬线，某些传感器唤醒引脚信号。当这些触发信号被检测到时，控制器可以被唤醒以执行相应的操作。硬线信号直接输出一个特定电平到电源管理芯片或需要唤醒的ECU使能端口，从而启动内部电路开始工作，输出工作电源给单片机以及其它电路，控制器进入正常工作模式。
KL15是汽车电子中的一个标准电源信号，常用于控制器的供电。KL15硬线信号在车辆点火时处于高电平状态，表示电源已连接。KL15硬线唤醒是指通过监测KL15信号的状态变化来唤醒控制器或其他电子模块，并开始执行相应的操作，例如初始化或执行特定任务等。
下图所示是一种最常见的KL15硬线唤醒方式。开关旋钮打到ON档时，线路接通形成回路，与线路相连的各个控制器供电唤醒。
触发信号也可由开关旋钮变为某些传感器，如驾驶员踩制动踏板，制动踏板传感器感知到后，通过其唤醒引脚以硬线形式去唤醒某些控制器，比如IEB，从而及时触发这些车辆稳定性控制系统或防抱死制动系统等安全系统的操作。
- CAN网络唤醒
CAN网络唤醒源是指能够通过CAN总线发送网络报文，以唤醒处于休眠状态的设备或模块。这些网络报文可以是预定义的标准报文，也可以是自定义的扩展报文。接收到特定的唤醒报文后，设备或模块会解析该报文并进行相应的唤醒操作。比如，当CAN收发器监控到总线电平变化或者特定报文时，就可以通过INH引脚使能电源芯片供电，从而唤醒ECU。有关CAN网络唤醒中的通讯规则及报文可参考can网络管理（Autosar中的NM）。
当汽车控制器处于休眠模式时，可以通过CAN总线唤醒。这要求控制器常供电，并且CAN收发器芯片具有总线唤醒功能。例如，TJA1043 CAN芯片具有五种工作模式，包括正常模式、待机模式、进入休眠模式、休眠模式和监听模式。在休眠模式下，当CAN收发器监视到特定的唤醒报文后，会输出一个电压信号使能电源管理芯片，从而唤醒控制器。
在唤醒过程中，电源芯片起到关键作用。例如，TLE8366电源芯片可以使能或停止输出主电源，控制主芯片的工作状态。在唤醒机制中，当CAN收发器接收到唤醒信号后，电源芯片会提供电源给微控制器，使其开始工作。
- RTC唤醒
RTC唤醒（Real-Time Clock Wakeup）是一种可以在预定的时间点或间隔后唤醒控制器的唤醒方式。在汽车中，RTC唤醒通常用于控制器的定时操作，通过配置RTC唤醒功能，可以在设定的时间点唤醒相关控制器，以执行特定的任务或操作。例如，BMS可以利用RTC唤醒来进行电池状态监测、数据记录等操作，以确保电池在休眠期间得到适当的管理和保护。
参考
TLE8366数据书册
TJA1043详情