车载控制器CAN唤醒以及休眠机制

mizhongquan

常见的EV汽车控制器有KL30、KL15，其中KL30是常供电，唤醒控制器的信号的类型可以是高低电平唤醒、边沿信号、CAN总线信号等，被唤醒的器件可以是电源芯片或者单片机。控制器休眠状态电流小于10mA，唤醒后电流大约为800mA左右。

一、常见的控制器唤醒源

1.1KL15点火信号

KL15是汽车钥匙上的ON档位，一端连接车载+12V电源，另一端连接控制器。点火之前，KL15开关断开，控制器不工作；点火之后，KL15开关闭合，+12V电源使能电源管理芯片，唤醒控制器。



电源芯片TLE8366 芯片原理图

1.2硬线唤醒信号

在有些情况下控制器休眠后会通过其它控制器电平信号来唤醒。KL15上电后，首先唤醒某一个控制器，然后该控制器再通过硬线信号唤醒其他控制器；

1.3CAN总线唤醒

当BMS控制器处于休眠模式时可以通过CAN总线唤醒，然后进入正常工作模式。在这种情况下控制器需要常供电，并且BMS控制器的CAN收发器芯片需要具有总线唤醒功能。当系统需要BMS配合实现其它功能时，会有CAN节点向总线上发送特定的唤醒报文，控制器的CAN收发器监视到唤醒报文后会输出一个电压信号使能电源管理芯片，电源管理芯片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。



TJA1043 CAN芯片原理图

二、控制器CAN唤醒源

2.1CAN收发模块工作模式

CAN芯片TJA1043具有五种工作模式，正常模式Normal mode、待机模式Standby mode、进入休眠模式Go-to-Sleep mode、休眠模式Sleep mode和监听模式Listen-only mode。

上电后，进入Normal mode模式，由于EN引脚为高电平，当STB_N为低电平时，进入Go-to-Sleep mode模式，唤醒标志位清除一段时间后，进入Sleep mode模式。

当接收到特定的唤醒信号后，wake标志位会被置位，从Sleep mode模式进入到待机模式Standby mode， INH管脚置高，唤醒控制器进入Normal mode模式。



NXP TJA1043 CAN工作模式状态

休眠模式功率消耗最低，INH管脚置于悬空状态，电源芯片处于休眠或掉电过程；

待机模式，INH管脚置于高电平，电源芯片仍处于工作状态。

2.2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网络管理或特定CAN帧，控制器的主芯片MCU通过GPIO口控制TJA1043 CAN芯片管脚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：控制器收到网络管理或特定CAN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。



控制器CAN休眠唤醒架构图

TXD，数据输出；VCC，连接5V；RXD，数据接收；EN，连接MCU的GPIO；INH，连接电源芯片使能端；VBAT,，连接电源；CANL，can低输出；CANH，can高输出；STB_N，连接MCU的GPIO；