提升汽車CAN總線能效的途徑
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局部網(wǎng)絡(luò)(Partial Networking, PN)是一種用于降低能耗同時使ECU能夠?qū)拘阎噶钭鞒鲰憫?yīng)的技術(shù)。系統(tǒng)僅在某些特定時刻根據(jù)需要啟用部分網(wǎng)絡(luò)，而其它節(jié)點(diǎn)保持在低功率狀態(tài)。有幾種可能的局部網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用方案。針對公路用車頒布的CAN標(biāo)準(zhǔn)ISO 11898-6定義了選擇性喚醒功能，作為以高速媒體存取提供局部網(wǎng)絡(luò)的方式。當(dāng)某個ECU不要求工作時，它可能斷開與CAN網(wǎng)絡(luò)的連接，只要沒有特定指令傳送給這個特別節(jié)點(diǎn)。
為了配合局部網(wǎng)絡(luò)功能，各個節(jié)點(diǎn)要求專用收發(fā)器中內(nèi)置“選擇性喚醒功能”。這種選擇性喚醒功能使不工作的ECU的電流消耗能降低至汽車制造商通常規(guī)定的100 μA平均待機(jī)電流極限范圍內(nèi)。即使有這樣的省電效果，但連接至總線ECU數(shù)量眾多，以致于對總線的總能耗進(jìn)而對汽車的燃油消耗有較大影響。這種途徑的另一項(xiàng)缺點(diǎn)就是跟每顆IC中必須包含的額外選擇性喚醒電路相關(guān)的系統(tǒng)成本增加了。此外，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)都需要軟件適配，以配合應(yīng)用局部網(wǎng)絡(luò)。這就增加了較大的系統(tǒng)開發(fā)負(fù)荷。
引入CAN中繼器
通過將邏輯總線分割為兩個物理部分，使其中某個完整部分在不用時斷電，能夠獲得可貴的省電效果，如圖2所示。這可以通過在連接至CAN總線的某個模塊上引入雙向中繼器來實(shí)現(xiàn)。
圖3. 增加一個具有CAN中繼器的模塊使總線能夠分割為兩個部分
如圖4所示，CAN中繼器以與獨(dú)立式CAN收發(fā)器類似的方式連接微控制器。在此器件內(nèi)部，端口A上的每個信號傳輸至端口B，而端口B上的每個信號傳輸至端口A。CAN總線信號在微控制器中被解釋(interpreted)。CAN總線數(shù)據(jù)的重復(fù)在中繼器芯片內(nèi)部完成。當(dāng)接收到進(jìn)入休眠(Go-to-Sleep)指令時，端口之間的連接被斷開，有效地?cái)嚅_端口B上網(wǎng)絡(luò)部分的連接。斷開連接部分上的所有節(jié)點(diǎn)都可以進(jìn)入極低能耗的休眠模式。
圖4. CAN中繼器模塊的內(nèi)部架構(gòu)
采用這種方式來分割總線也增強(qiáng)了汽車的故障容限(如線纜對地或電池短路)能力。如果有要求，還可以通過插入額外的總線中繼器，來進(jìn)一步限制這些所謂的“硬”總線故障。還可以防止帶有像增加電磁輻射及散熱問題等后果的“軟”錯誤影響整個網(wǎng)絡(luò)。
結(jié)論
當(dāng)今的汽車制造商越來越注重將汽車中每個系統(tǒng)的能效提升至最高，以滿足更嚴(yán)格的排放及燃油經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)。為了符合汽車購買者乃至地球的需求，如今，前所未有地更加重要的是，充分利用新的IC進(jìn)展來更高效率地在從熄火到所有系統(tǒng)工作等各個使用模式管理電氣能耗。(end)
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