一种车载低功耗CAN唤醒系统及其方法与流程

一种车载低功耗can唤醒系统及其方法
技术领域
1.本技术涉及汽车电气控制技术领域，具体涉及一种车载低功耗can唤醒系统及其方法。


背景技术：

2.随着车身智能化的提高，汽车系统上的can节点越来越多，节点之间数据交换和协同工作也越来越多，有时can节点装置工作时需要其它非工作状态(休眠状态或停止工作状态)的can节点装置协同工作，此时为了唤醒协同工作的can节点装置，需要进行硬件唤醒或者can唤醒。
3.但是，现有的汽车系统的唤醒过程存在以下缺陷：硬件唤醒的方式为在唤醒节点和被唤醒节点间连接硬件线，需要输出和接收唤醒电平信号，连接比较麻烦，有多个不同的唤醒需求时，逻辑关系比较复杂；can唤醒在现有技术中通常采用具有选择唤醒功能的can收发器，但can收发器的可选择性较小，并且具有选择唤醒功能的can收发器在待机时会造成较高的能耗，该can收发器的数量越多，能耗也会越大，会使汽车电量消耗过快。


技术实现要素：

4.本技术的一个目的在于提供一种可使用通用can收发器进行唤醒且唤醒过程能耗较低的车载低功耗can唤醒系统及其方法。
5.为达到以上目的，本技术采用的技术方案为：一种车载低功耗can唤醒系统，包括电源模块、主单片机、从单片机和至少一个转换模块；
6.所述电源模块连接第一汽车常电，所述电源模块具有休眠状态和供电状态，所述电源模块适于在供电状态下向所述主单片机和所述转换模块供电；
7.所述转换模块设置于can节点内，所述转换模块与can总线信号连接，所述转换模块与所述主单片机信号连接；
8.所述从单片机连接第二汽车常电，所述从单片机用于不间断监测所述can总线与所述转换模块之间的差分信号，所述从单片机适于在监测到所述差分信号时将所述电源模块从休眠状态唤醒至供电状态；
9.所述主单片机与所述电源模块信号连接，当所述主单片机通电后，在预设时间内未检测到所述转换模块发送的数据信号时，所述主单片机控制所述电源模块由供电状态进入休眠状态。
10.具体的，还包括控制电路，所述电源模块上设置有电压输入脚，所述从单片机和所述主单片机上分别设置有第一控制接口和第二控制接口，所述控制电路的一端连接所述电压输入脚，所述控制电路的另一端与所述第一控制接口以及所述第二控制接口并联。
11.具体的，所述控制电路包括控制电阻和三极管，所述三极管的基极连接所述控制电阻，所述三极管的发射极接地，所述三极管的集电极电连接所述电压输入脚。
12.作为改进，所述控制电阻和所述三极管之间并联有第二分压电阻，所述第二分压
电阻的另一端接地。
13.作为改进，所述控制电路与所述第一控制接口之间设置有第一单向二极管，所述控制电路与所述第二控制接口之间设置有第二单向二极管。
14.具体的，所述从单片机和所述转换模块之间设置有采集电路，所述采集电路包括采集电阻，所述从单片机上设置有转换器接口，所述采集电阻的两端分别连接所述转换器接口和所述转换模块，所述采集电阻和所述转换器接口之间串联有电容，所述电容和所述转换器接口之间并联有第一分压电阻，所述第一分压电阻的另一端接地。
15.作为改进，所述转换模块的数量为多个时，所述从单片机上可设置多个所述转换器接口，所述转换器接口的数量与所述转换模块的数量相同，并通过所述采集电路一一对应连接所述转换模块和所述转换器接口。
16.作为优选，所述转换模块包括can收发器，所述can收发器上设置有连接至can总线的低电平信号线和高电平信号线，所述从单片机连接所述低电平信号线或所述高电平信号线以识别差分信号。
17.本技术还提供了一种车载低功耗can唤醒方法：
18.通过从单片机监测can总线与至少一can节点的转换模块之间的差分信号，当所述从单片机监测到所述差分信号时，所述从单片机将电源模块从休眠状态唤醒至供电状态；
19.被唤醒的所述电源模块向主单片机和所述转换模块供电；
20.所述主单片机通电后控制所述电源模块维持其供电状态；
21.所述转换模块通电后将差分信号转换为数据信号并发送至所述主单片机；
22.所述从单片机在预设时间内未检测到所述转换模块发送的数据信号时，所述主单片机控制所述电源模块由供电状态进入休眠状态。
23.作为改进，所述从单片机在唤醒所述电源模块进入供电状态后，经过预设的间隔时间后终止向所述电源模块发送唤醒信号，以实现所述主单片机对所述电源模块的控制。
24.与现有技术相比，本技术的有益效果在于：在系统内设置低功耗的从单片机来控制can唤醒，相比于硬件唤醒和采用具有选择唤醒功能的can收发器来进行can唤醒的方式，使用从单片机时，待机和唤醒时所消耗的功耗更低，能够避免过度消耗汽车电源的电量，从而减小对车辆正常使用的影响，且该系统中使用的转换模块只需具有can收发功能，选择的范围更广，能够降低器件成本并选择质量更好的器件，特别是有多路can唤醒时，使得电路的设置更加简便和灵活。
附图说明
25.图1是根据本技术的一个优选实施例的电路示意图。
26.图中：1、电源模块；2、主单片机；3、从单片机；4、转换模块；5、采集电路；6、控制电路。
具体实施方式
27.下面，结合具体实施方式，对本技术做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
28.在本技术的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”、“横向”、“纵
向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本技术的具体保护范围。
29.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
30.本技术的说明书和权利要求书中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
31.下面结合附图对本技术做进一步说明：
32.如图1所示，图中的r1为采集电阻，r2为第一分压电阻，r3为控制电阻，r4为第二分压电阻，c1为电容，t1为三极管，d1为第一单向二极管，d2为第二单向二极管，io1为第一控制接口，io2为第二控制接口，ad为转换器接口，on/off为电压输入脚，out为电压输出脚，canh为高电平信号线，canl为低电平信号线，txd为发送数据线，rxd为接收数据线，vc为第一汽车常电。bvc为第二汽车常电。
33.本技术提供了一种车载低功耗can唤醒系统，本技术的一个优选实施例包括电源模块1、主单片机2、从单片机3和至少一个转换模块4。
34.电源模块1连接第一汽车常电vc，第一汽车常电vc为汽车电瓶，一般为24v或12v，电源模块1具有休眠状态和供电状态，且在平时处于休眠状态，电源模块1包括可控电源芯片，电源模块1适于在供电状态下向主单片机2和转换模块4供电。
35.转换模块4设置于车身的各个can节点内，转换模块4与can总线信号连接，转换模块4与主单片机2信号连接，当can系统处于工作状态时，转换模块4和can总线之间能够产生差分信号，转换模块4在通电后能够将该差分信号转换为数据信号并发送至主单片机2，转换模块4优选使用can收发器，can收发器只需要具有can收发功能，能够将can总线上的差分信号转换为电平数据信号，can收发器上设置有连接至can总线的低电平信号线canl和高电平信号线canh，低电平信号线canl的电压范围为0v至2.5v，高电平信号线canh的电压范围为2.5v至5v，从单片机3连接低电平信号线canl或高电平信号线canh识别差分信号，从单片机3优选连接高电平信号线canh。
36.每个can节点装置之间都通过高电平信号线canh和低电平信号线canl连接，can节点装置间通过高电平信号线canh和低电平信号线canl进行数据通讯和控制，can唤醒不需要增加其它硬件线连接，因此线束简洁，也可有选择性地唤醒需要唤醒的节点，但对系统的控制要求较高。
37.从单片机3连接第二汽车常电bvc，第二汽车常电bvc为第一汽车常电vc降压后的电源，一般为5v或3.3v电，从单片机3的功耗较低，工作时的电流较小，在1ma左右，工作频率低，只用作系统内的唤醒功能，长时间运行不会对汽车电量造成过多的损耗，对车辆的正常启动和运行不会造成影响，从单片机3用于不间断监测can总线与转换模块4之间的差分信号，从单片机3适于在监测到差分信号时将电源模块1从休眠状态唤醒至供电状态，该识别过程效率较高且不容易出错，且从单片机3处采集多次有效信号后才可被认为是识别成功。
38.从单片机3和转换模块4之间设置有采集电路5，采集电路5用于感应和识别差分信号，采集电路5包括采集电阻r1，单片机上设置有转换器接口ad，采集电阻r1的两端分别连接转换器接口ad和转换模块4，采集电阻r1和转换器接口ad之间串联有电容c1，电容c1和转换器接口ad之间并联有第一分压电阻r2，第一分压电阻r2的另一端接地，通过采集电路5能够对差分信号进行采集，从单片机3能够将采集到的信号进行转换，从而做出相应的控制操作。
39.主单片机2与电源模块1信号连接，主单片机2的性能较强，工作频率较高，包含有can控制器，主单片机2和转换模块4之间可以进行数据交换，当主单片机2通电后，在预设时间内未检测到转换模块4发送的数据信号时，则认为can网络上无数据，主单片机2控制电源模块1由供电状态进入休眠状态，从而实现整个系统的休眠，降低电量消耗。
40.该唤醒系统还包括控制电路6，电源模块1上设置有电压输入脚on/off，电压输入脚on/off为高电平或为低电平可以控制电压输出脚out输出电压，输出电压一般为5v或3.3v，从单片机3和主单片机2上分别设置有第一控制接口io1和第二控制接口io2，控制电路6的一端连接电压输入脚on/off，控制电路6的另一端与第一控制接口io1以及第二控制接口io2并联，该控制电路6同时连接从单片机3和主单片机2，结构更加简单，方便降低电路的复杂程度，不容易故障，控制电路6能够接收从单片机3和主单片机2的信号，并根据相应的信号进行唤醒或休眠。
41.控制电路6包括控制电阻r3和三极管t1，三极管t1的基极连接控制电阻r3，三极管t1的发射极接地，三极管t1的集电极电连接电压输入脚on/off，控制电阻r3和三极管t1之间并联有第二分压电阻r4，第二分压电阻r4的另一端接地，控制电路6能够对从单片机3和主单片机2处流出的电压进行处理并控制电源模块1，确保电源模块1能够被唤醒运行。
42.控制电路6与第一控制接口io1之间设置有第一单向二极管d1，控制电路6与第二控制接口io2之间设置有第二单向二极管d2，第一单向二极管d1和第二单向二极管d2能够使从单片机3和主单片机2的信号进行单向传输，避免发生干扰。
43.本技术的另一个优选实施例包括转换模块4的数量为多个时，从单片机3上可设置多个转换器接口ad，转换器接口ad的数量与转换模块4的数量相同，并通过采集电路5一一对应连接转换模块4和转换器接口ad，通过多路转化器接口能够监测每一个转换模块4上的高电平信号线canh，由于共用一个从单片机3，相较于采用有唤醒功能的can收发器会导致系统静态消耗电流成倍增加，该系统的静态消耗电流并不会发生增加。
44.本实施例还公开了一种车载低功耗can唤醒方法：
45.通过从单片机3监测can总线与至少一can节点的转换模块4之间的差分信号，当从单片机3监测到差分信号时，从单片机3将电源模块1从休眠状态唤醒至供电状态；
46.被唤醒的电源模块1向主单片机2和转换模块4供电，使主单片机2和转换模块4进入工作状态；
47.主单片机2通电后控制电源模块1维持其供电状态；
48.转换模块4通电后将差分信号转换为数据信号并发送至主单片机2；
49.主单片机2在预设时间内未检测到转换模块4发送的数据信号时，主单片机2控制电源模块1由供电状态进入休眠状态。
50.从单片机3在唤醒电源模块1进入供电状态后，经过预设间隔的时间后会终止向电
源模块1发送延时切断唤醒信号，以实现主单片机2对电源模块1的控制。
51.运行原理为：当can系统处于停止工作状态时，高电平信号线canh和低电平信号线canl上没有差分信号，从单片机3不对电源模块1进行唤醒，转换模块4和主单片机2都处于停机状态；
52.当can系统处于工作状态时，高电平信号线canh和低电平信号线canl上会产生差分信号，从单片机3监测并采集到差分信号后能够唤醒电源模块1，并持续输出1至2秒的电压信号，电源模块1被唤醒后向转换模块4和主单片机2供电使其运行，主单片机2能够在从单片机3停止输出之前向电源模块1输出电压信号，保证电源模块1的运作，转换模块4能够通过txd和rxd发送can数据给主单片机2，当主单片机2在设定时间内未检测到can数据时，主单片机2停止输出电压，电源模块1重新进入休眠，主单片机2和转换模块4重新停机。
53.以上描述了本技术的基本原理、主要特征和本技术的优点。本行业的技术人员应该了解，本技术不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本技术的原理，在不脱离本技术精神和范围的前提下本技术还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本技术的范围内。本技术要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。