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選擇性喚醒的控制器局域網(wǎng)收發(fā)器如何在汽車設(shè)計(jì)中降低功耗

發(fā)布時(shí)間:2021-04-07 責(zé)任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】每輛汽車中都有一個(gè)包含傳感器、電機(jī)和開(kāi)關(guān)的龐大車載網(wǎng)絡(luò)。這些網(wǎng)絡(luò)不斷發(fā)展以適應(yīng)車輛上日益增加的連通性,總功耗也隨之增加,因此可能會(huì)對(duì)車輛的排放產(chǎn)生負(fù)面影響。 
 
根據(jù)所使用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,有幾種方法可以降低功耗。本文將重點(diǎn)介紹經(jīng)典控制器局域網(wǎng)(CAN)設(shè)計(jì),工程師和原始設(shè)備制造商(OEM)可以借助一個(gè)局部聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)來(lái)降低功耗和相應(yīng)的排放。
 
內(nèi)嵌CTA:要詳細(xì)了解如何配置可通過(guò)CAN收發(fā)器實(shí)現(xiàn)選擇性喚醒的網(wǎng)絡(luò),請(qǐng)閱讀應(yīng)用報(bào)告《選擇性喚醒配置指南:TCAN1145-Q1和TCAN1146-Q1》。
 
根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)11898-5標(biāo)準(zhǔn),局部聯(lián)網(wǎng)功能可以控制CAN總線發(fā)送喚醒信號(hào)時(shí)應(yīng)激活的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)集群,同時(shí)使剩余節(jié)點(diǎn)處于低功耗睡眠模式,從而提高網(wǎng)絡(luò)性能并限制車輛功耗。
 
圖1展示了一個(gè)簡(jiǎn)化的汽車總線架構(gòu),每個(gè)圓圈代表一個(gè)在車輛運(yùn)行期間執(zhí)行特定操作的CAN或CAN靈活數(shù)據(jù)速率(FD)節(jié)點(diǎn)。
 
選擇性喚醒的控制器局域網(wǎng)收發(fā)器如何在汽車設(shè)計(jì)中降低功耗
圖 1: 展示了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的CAN總線架構(gòu)。
 
為了更好地了解局部聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢(shì),讓我們來(lái)看一個(gè)在非局部聯(lián)網(wǎng)配置中使用擋風(fēng)玻璃雨刮器的示例。
 
通常情況下,當(dāng)駕駛員使用擋風(fēng)玻璃雨刮器時(shí),雨刮器會(huì)激活連接到車身控制模塊的開(kāi)關(guān),然后該模塊會(huì)向擋風(fēng)玻璃雨刮器電機(jī)發(fā)送喚醒命令。
 
在不采用局部聯(lián)網(wǎng)的車輛中,總線上的所有節(jié)點(diǎn)都將在發(fā)出此喚醒請(qǐng)求時(shí)被喚醒,然后判斷自身是否為命令的預(yù)期接收者。當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)確定自身并非請(qǐng)求接收者后,該節(jié)點(diǎn)將恢復(fù)到待機(jī)模式(如果支持)。從功耗的角度來(lái)看,這樣效率很低,因?yàn)樗泄?jié)點(diǎn)都會(huì)被喚醒以判斷自身是不是信號(hào)接收者;如果不是,則會(huì)返回到待機(jī)或睡眠狀態(tài)。
 
在上述擋風(fēng)玻璃雨刮器示例中,局部聯(lián)網(wǎng)功能可以通過(guò)僅啟用目標(biāo)電機(jī)的目標(biāo)喚醒對(duì)象來(lái)消除這種額外的喚醒周期。在此配置中,其他節(jié)點(diǎn)保持待機(jī)狀態(tài),因此可以提高效率并降低功耗。
 
當(dāng)考慮到一輛車可能有超過(guò)50個(gè)不同的節(jié)點(diǎn)時(shí),潛在的節(jié)能效果可能會(huì)非??捎^。
 
 根據(jù) CAN in Automation(CiA)(CAN協(xié)議國(guó)際用戶和制造商組織)發(fā)布的信息,僅配備15個(gè)電子控制單元(ECU)且活動(dòng)模式下功耗為250mA、選擇性睡眠模式下為50µA的車輛可減少近1g CO2/km。當(dāng)擴(kuò)大至50個(gè)電子控制單元(ECU)時(shí),此數(shù)字可高達(dá)3g CO2/km。
 
如果車輛具有局部聯(lián)網(wǎng)功能,依靠這類支持選擇性喚醒功能的CAN收發(fā)器將發(fā)揮出此配置的全面優(yōu)勢(shì)。諸如TCAN1145-Q1和TCAN1146-Q1之類的CAN收發(fā)器有助于節(jié)省功耗和減少排放,并滿足嚴(yán)格的業(yè)界通用汽車認(rèn)證要求。TCAN1146-Q1在正常運(yùn)行中僅消耗1.5mA電流,因此有助于實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)。
 
 許多原始設(shè)備制造商(OEM)為了滿足法定排放要求,都在配置局部聯(lián)網(wǎng)功能。這些收發(fā)器在提供局部聯(lián)網(wǎng)功能的同時(shí),還通過(guò)引腳兼容性提供附加的失效防護(hù)特性和制造靈活性。
 
 
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