CAN總線局部網(wǎng)絡管理機制及實現(xiàn)

在CAN總線中報文是以廣播形式發(fā)送的，當節(jié)點處于休眠狀態(tài)時，大部分收發(fā)器檢測到總線中的報文時會喚醒節(jié)點。這就會使網(wǎng)絡管理的局部網(wǎng)絡功能失效。

為實現(xiàn)部分節(jié)點喚醒的功能，需要特殊的收發(fā)器支持。特殊收發(fā)器具有報文濾波功能，只在收到特定報文之后才能被喚醒。NXP已經(jīng)率先推出支持局部網(wǎng)絡管理的收發(fā)器TJA1145和UJA1168。TJA1145是一種高速CAN收發(fā)器，而UJA1168是集成5V/100mA微處理器供電的CAN系統(tǒng)基礎芯片。

除了傳統(tǒng)收發(fā)器的TX、RX引腳，NXP的兩款支持PN的收發(fā)器均通過SPI與CAN控制器相連。通過SPI，MCU可控制CAN收發(fā)器的模式轉換以及設置收發(fā)器的報文濾波，實現(xiàn)特定報文喚醒的功能。連接方式參見圖2。

圖2 支持PN的收發(fā)器連接實例圖

軟件實現(xiàn)

除了需要支持硬件濾波的收發(fā)器外，在軟件部分，還需要遵循一套支持PN的網(wǎng)絡管理協(xié)議來配合應用程序實現(xiàn)分組協(xié)同睡眠和喚醒。AUTOSAR組織已經(jīng)推出支持PN的網(wǎng)絡管理協(xié)議AUTOSARR3.2.1，該協(xié)議主要通過特定的網(wǎng)絡管理報文來實現(xiàn)分組睡眠。

AUTOSAR 3.2.1中定義的CAN網(wǎng)絡管理報文格式如圖3所示。Byte 0表示源節(jié)點地址，Byte 1為固定格式ControlBit Vector.不同的bit有特殊的含義，如圖3所示，該字節(jié)的bit 6（Partial Network Bit）就表明該報文是否與PN相關。NM報文中其余字節(jié)為User data，可根據(jù)用戶需求自定義。OEM可根據(jù)EE功能定義，指定User data中的不同的位來表示不同的PN組是否需要保持喚醒。例如，將Byte 2的bit 0設定為PN1組的喚醒指示位時，如節(jié)點欲保持PN1組喚醒，則需將其置為1；如不需要保持PN1組喚醒，則將其位置為0或停發(fā)網(wǎng)絡管理報文。當網(wǎng)絡上同屬于PN1的所有節(jié)點都沒有保持喚醒的要求時，PN1組按照睡眠邏輯協(xié)同進入睡眠。

圖3 默認網(wǎng)絡管理報文格式定義

圖4 Control Bit Vector格式定義

每個節(jié)點只關心自己所處的PN組的狀態(tài)，在節(jié)點發(fā)送的網(wǎng)絡管理報文加入所屬PN的信息(User data)，就可以實現(xiàn)不同PN分組休眠和喚醒。

結論

本文介紹了局部網(wǎng)絡（PN）管理的概念及優(yōu)勢，并闡述了其在CAN總線上的硬件及軟件實現(xiàn)?？梢钥吹?，隨著汽車EE功能越來越復雜，局部網(wǎng)絡管理的分組睡眠和喚醒的機制是一種有效的節(jié)省電量的方法。