本发明关于一种can总线星型网络管理架构方案的局部休眠唤醒方法。
背景技术：
目前can总线网络管理在整车应用范围非常广，随着汽车技术的不断升级，车载控制器数量的不断增加，使得整车静态功耗不断增加，为降低整车静态功耗，需要网络快速进入休眠状态，防止整车出现亏电。
现有技术can总线主要应用osek网络管理策略，该策略最大的特点有：
1、将所有的网络管理节点用链式规则“捆绑”进行休眠和唤醒；
2、采用同步唤醒和同步休眠来控制所有网络管理节点的休眠唤醒功能，以保证整车能进入静态功耗。
oesk网络管理最大的缺点在于同步唤醒和同步休眠，因为随着整车搭载控制器数量的增多，具有网络管理功能的节点数量也随之增多，如果车主只是执行某一简单的功能(例如打开车门拿包)，根据oesk网络管理策略，则整车所有具有网络功能的节点均被唤醒，在持续一段时间后才会进入休眠，造成资源浪费的同时也增加了整车蓄电池的功耗。
技术实现要素：
本发明的目的是：提出一种基于can总线星型网络管理架构方案的局部休眠唤醒策略和方法，该策略可以与目前oesk网络管理策略模式进行兼容，可以根据蓄电池容量进行自动切换，也可以根据用户使用习惯进行主动性切换。
为实现上述技术目的，本发明提供一种can总线星型网络管理架构方案的局部休眠唤醒方法，其包括：提供：can网络管理报文和与多个操作相对应的多个控制器，所述can网络管理报文基于oesk网络管理报文格式并具有：目的地址da和网络管理状态位cf，其中：当车辆执行所述操作时，通过所述can网络管理报文只唤醒与所述操作有关的控制器，而与所述操作无关的控制器则不唤醒，仍处于休眠状态，以降低被唤醒的控制器数量。
本发明可以与目前oesk网络管理策略模式进行兼容，当车主在车上执行某项操作时，通过本发明的局部网络休眠唤醒策略，将唤醒的控制器数量降低至最低，而与本项操作无关的控制器节点则不唤醒，仍处于休眠状态。从而实现降低整车蓄电池的功耗，可以有效防止蓄电池亏电。
作为进一步的改进，所述局部休眠唤醒方法在所述车辆上的状态：默认为开启状态，或当蓄电池剩余电量低时为开启状态，或认为控制开闭状态。
作为进一步的改进，所述can网络管理报文中被加入：局部休眠唤醒开启位st、分组所在编号位no和跨组唤醒编号位ct；多个所述控制器至少被分成第一组和第二组两个组，每个组中包括：一个主控制器和通过多个子控制器，所述主控制器分别与多个所述子控制器之间进行相互can总线通讯；所述局部休眠唤醒方法在所述车辆上的状态被记录在所述局部休眠唤醒开启位st，所述子控制器被记录在所述分组所在编号位no。
作为进一步的改进，当第一组中的控制器出现唤醒动作时，首先唤醒所述第一组中的主控制器，在所述第一组中的子控制器检测到所述第一组中的主控制器唤醒后方可唤醒，所述第二组中的所有控制器均处于休眠；且当所述第一组中的主控制器确认休眠后，则所述第一组中的所有子控制器也随之进入休眠。
作为进一步的改进，如所述第一组中的主控制器在功能上需要使用所述第二组中的一子控制器时，则由所述第一组中的主控制器通过发送含有所述跨组唤醒编号位ct位的所述can总线网络管理报文来单独唤醒并控制所述第二组中的所述子控制器，且所述第二组中的其他子控制器不被唤醒；且当所述第一组中的主控制器进入休眠后，所述第一组中的子控制器和跨组唤醒的所述第二组中的所述子控制器也均进入休眠。
作为进一步的改进，所述can网络管理报文中还被加入：控制器自检位zj，所述控制器自检位zj记录所述控制器自检合格或失败状态；当所述控制器自检合格，所述控制器能进行正常所述can总线通讯；当所述控制器自检失败时，所述控制器持续发送1000ms所述控制器自检位zj为失败的所述can网络管理报文后自动进入离线状况并既不能接收也不能发送报文，且所述控制器会每隔1000ms尝试往can总线上发送一帧报文确认其故障是否恢复。
作为进一步的改进，所述can网络管理报文中还被加入：控制器故障位rb和休眠唤醒原因位rea；当所述控制器自检失败时，所述控制器故障位rb记录所述控制器出现自检失败的故障类型编号；且所述休眠唤醒原因位rea记录预先设定的休眠唤醒原因。
作为进一步的改进，当所述第一组中的主控制器自检失败时，则所述第一组中的主控制器首先在can总线中持续发送1000ms的所述控制器自检位zj为失败的所述can网络管理报文告知所述第一组中的所有子控制器，并在1000ms结束后，所述第一组中的主控制器自动脱离总线，此时所述第一组中的所有子控制器将屏蔽所述第一组中的主控制器控制的网络管理，并转而采取osek网络管理机制进行建环控制，以达到同步休眠的目的；若在随后所述第一组中的主控制器的故障恢复，其会在can总线上连续发三帧所述控制器自检位zj为合格的所述can网络管理报文，所述第一组中的所有子控制器检测到该状态后，会重新变为由所述第一组中的主控制器控制的网络管理。
本发明实现统一休眠从而实现“一对多”的唤醒逻辑且每个分组的休眠唤醒控制具有独立性。
具体实施方式
本发明提供一种can总线星型网络管理架构方案的局部休眠唤醒方法，其包括：提供：can网络管理报文和与多个操作相对应的多个控制器，所述can网络管理报文基于oesk网络管理报文格式并具有：目的地址da和网络管理状态位cf，其中：当车辆执行所述操作时，通过所述can网络管理报文只唤醒与所述操作有关的控制器，而与所述操作无关的控制器则不唤醒，仍处于休眠状态，以降低被唤醒的控制器数量。
本发明可以与目前oesk网络管理策略模式进行兼容，当车主在车上执行某项操作时，通过本发明的局部网络休眠唤醒策略，将唤醒的控制器数量降低至最低，而与本项操作无关的控制器节点则不唤醒，仍处于休眠状态。从而实现降低整车蓄电池的功耗，可以有效防止蓄电池亏电。
作为进一步的改进，所述局部休眠唤醒方法在所述车辆上的状态：默认为开启状态，或当蓄电池剩余电量低时为开启状态，或认为控制开闭状态。
作为进一步的改进，所述can网络管理报文中被加入：局部休眠唤醒开启位st、分组所在编号位no和跨组唤醒编号位ct；多个所述控制器至少被分成第一组和第二组两个组，每个组中包括：一个主控制器和通过多个子控制器，所述主控制器分别与多个所述子控制器之间进行相互can总线通讯；所述局部休眠唤醒方法在所述车辆上的状态被记录在所述局部休眠唤醒开启位st，所述子控制器被记录在所述分组所在编号位no。
作为进一步的改进，当第一组中的控制器出现唤醒动作时，首先唤醒所述第一组中的主控制器，在所述第一组中的子控制器检测到所述第一组中的主控制器唤醒后方可唤醒，所述第二组中的所有控制器均处于休眠；且当所述第一组中的主控制器确认休眠后，则所述第一组中的所有子控制器也随之进入休眠。
作为进一步的改进，如所述第一组中的主控制器在功能上需要使用所述第二组中的一子控制器时，则由所述第一组中的主控制器通过发送含有所述跨组唤醒编号位ct位的所述can总线网络管理报文来单独唤醒并控制所述第二组中的所述子控制器，且所述第二组中的其他子控制器不被唤醒；且当所述第一组中的主控制器进入休眠后，所述第一组中的子控制器和跨组唤醒的所述第二组中的所述子控制器也均进入休眠。
作为进一步的改进，所述can网络管理报文中还被加入：控制器自检位zj，所述控制器自检位zj记录所述控制器自检合格或失败状态；当所述控制器自检合格，所述控制器能进行正常所述can总线通讯；当所述控制器自检失败时，所述控制器持续发送1000ms所述控制器自检位zj为失败的所述can网络管理报文后自动进入离线状况并既不能接收也不能发送报文，且所述控制器会每隔1000ms尝试往can总线上发送一帧报文确认其故障是否恢复。
作为进一步的改进，所述can网络管理报文中还被加入：控制器故障位rb和休眠唤醒原因位rea；当所述控制器自检失败时，所述控制器故障位rb记录所述控制器出现自检失败的故障类型编号；且所述休眠唤醒原因位rea记录预先设定的休眠唤醒原因。
作为进一步的改进，当所述第一组中的主控制器自检失败时，则所述第一组中的主控制器首先在can总线中持续发送1000ms的所述控制器自检位zj为失败的所述can网络管理报文告知所述第一组中的所有子控制器，并在1000ms结束后，所述第一组中的主控制器自动脱离总线，此时所述第一组中的所有子控制器将屏蔽所述第一组中的主控制器控制的网络管理，并转而采取osek网络管理机制进行建环控制，以达到同步休眠的目的；若在随后所述第一组中的主控制器的故障恢复，其会在can总线上连续发三帧所述控制器自检位zj为合格的所述can网络管理报文，所述第一组中的所有子控制器检测到该状态后，会重新变为由所述第一组中的主控制器控制的网络管理。
本发明实现统一休眠从而实现“一对多”的唤醒逻辑且每个分组的休眠唤醒控制具有独立性。
在本发明中，提出一种基于can总线星型网络管理架构方案的局部休眠唤醒策略和方法，该策略可以与目前oesk网络管理策略模式进行兼容，可以根据蓄电池容量进行自动切换，也可以根据用户使用习惯进行主动性切换。当车主在车上执行某项操作时，通过本发明的局部网络休眠唤醒策略，将唤醒的控制器数量降低至最低，而与本项操作无关的控制器节点则不唤醒，仍处于休眠状态。从而实现降低整车蓄电池的功耗，可以有效防止蓄电池亏电。
在本发明的优选实施例中，本发明采用的网络管理报文格式是在oesk网络管理报文格式的基础上进行扩展和延伸，目的在于方便该策略可以有效地兼容oesk网络管理，并且可以自由开启和关闭。
网络管理报文格式如下表所示：
id：根据iso11898协议规定，can总线使用的为标准帧，即id长度为11bit,本发明设定id区间为0x400-0x4ff为网络管理报文。
da：目的地址：数值范围为：0x00-0xff，即本控制器的后续控制器id
cf：网络管理状态位：其数值范围为：0x00-0xff；此处实现广播各个控制器的休眠唤醒请求命令。(da和cf均为oesk管理中的定义内容，和本发明无关，故不多加赘述)
st：局部休眠唤醒开启位：当st＝0x01时，局部休眠唤醒功能开启；当st＝0x00时，局部休眠唤醒功能关闭。该字节主要功能在于：1、当蓄电池剩余电量较低时，会将该字节变成0x01，开启局部唤醒和休眠，相当于是手机里的“节电功能”，2、可以供用户主动性开启和关闭。该字节默认状态为0x01(开启状态)。
n0:分组所在编号位：该位表示某个控制器在整车can总线网络中的编号，例如某控制器x在整车can总线网络中属于第一分组的第三节点，则其no.分组所在编号位对应的是0x13。
rea:休眠唤醒原因位：范围为0x00-0xff，可以由设计人员自行制定。
ct:跨组唤醒编号位：表示某一组的主节点需要与其他组的非主节点进行通讯时的唤醒位，范围为0x00-0xff，例如当a组的主节点需要与b组中的非主节点进行通讯时，其需要发送b组中非主节点编号(正常情况下,b组非主节点能否唤醒只取决于b组主节点)，该编号值可参见no.定义所示，当ct＝0x00时，表示当前主节点不需要跨组控制其他组的任何节点。
zj:控制器自检位：范围为0x00-0x01，当zj＝0x00时，此时控制器自检合格，能进行正常通讯；当zj＝0x01时，此时控制器自检失败，则控制器会在该状况下持续发送1000ms报文后自动进入离线状况，在该状态下，控制器既不能接收也不能发送报文，但是控制器会每隔1000ms尝试往can总线上发送一帧报文确认其故障是否恢复；当某一组的主控制器出现zj＝0x01的状态时，此时该组其余节点将屏蔽目前的网络管理机制，而采取原先的osek网络管理机制进行建环，达到同步休眠的目的。
rb：控制器故障位：表示控制器的故障类型，范围为0x00-0xff,即表示当控制器的zj(控制器自检位)＝0x01时，即控制器自检失败时，其控制器出现自检失败的故障类型编号。
发明的控制方法实施例：
在本发明中，整车采用整车网络管理星型架构方案，例如：该整车can总线网络中有a,b,c,d,e,f,g,h,i,j一共10个控制器，我们将该10个控制器进行分类，分类的原则在于将相关之间需要进行通信的控制器分成一组，例如a需要与bcde四个节点进行相互can总线通讯，而f需要与ghij四个节点进行相互can总线通讯，基于该逻辑，我们将整车can总线网络分成两组，在这两组中，分别选择其中一个控制器(即a和f)作为主导控制节点，当控制器出现唤醒动作时，由主导控制节点首先进行唤醒，该主导控制器唤醒后，其所在分组的控制器检测到主导控制器唤醒后方可唤醒，同理，当该分组中主节点控制器确认休眠后，则该分组的所有非主节点控制器也随之进入休眠，从而实现该分组统一休眠从而实现“一对多”的唤醒逻辑且每个分组的休眠唤醒控制具有独立性。
若此时控制器a所在分组(可以认为是一组)在功能上需要使用b组(可以认为是二组)非主节点的控制器，则由一组中的主节点通过can总线网络管理报文，即表1中的ct位来控制二组的非主节点控制器，当二组收到一组主节点对应的can总线网络管理报文时，其会单独唤醒(二组其余节点不会被唤醒)，此时被唤醒的二组控制器受一组的主节点控制器进行控制，当一组的主节点控制器进入休眠后，一组的非主节点控制器和跨组唤醒的二组非主节点控制器也均进入休眠。
若此时主节点控制器a所在分组(即一组)中的主节点控制器出现故障时，则主节点控制器首先在can总线中发送zj＝0x01(自检状态有效位失败)并且在持续发送1000ms的网络管理报文告知a组中的其他非主节点控制器，在1000ms结束后，主节点控制器自动脱离总线，此时a组中剩余的控制器将还原成osek网络管理机制，实现同步休眠的状态。若在随后a组主节点控制器的故障恢复，其会在总线上连续发三帧zj＝0x00(自检状况有效位正常)，该组中的非主节点控制器检测到该状态后，会重新变为由本组主节点控制器控制的网络管理策略。
控制实施例一：
当某网段具有peps(无钥匙进入启动),bcm(车身控制器),mp5(中控导航),hvac(空调控制器)和avm(360全景摄像头)这五个ecu模块时，此时整车下电设防并静置一段时间后，该车搭载的如上五个ecu模块进行网络休眠并进行低功耗运行模式。
根据彼此的网络通讯逻辑关系，我们将上述五个控制器分成两组，a组有bcm和peps，其中bcm是a组主节点；b组有mp5，hvac和avm三个控制器，其中mp5是b组主节点。
当车主离开后对整车进行下电设防后(俗称“锁车”)，此时a组和b组的控制器进入到休眠模式，但是随后车主突然其文件包落在车上，此时车主需要对整车进行解防，那么该解防的动作会对bcm和peps所在a组造成影响，使其bcm和peps从休眠状态进行唤醒，但是该动作对b组没有任何影响，所以b组的控制器仍然处于休眠状态。相较于原先的oesk网络管理，利用本发明的策略，被唤醒的控制器只有2个，而不是oesk中的5个。
若此时车主想打开空调(hvac控制器)进行制冷，由于hvac属于b组，正常情况下需要先唤醒b组主节点控制器才能唤醒b组非主节点控制器，即hvac。但是a组主节点可以通过发送网络管理报文中的跨组控制器编号位(ct)对b组的hvac(非主节点控制器)进行控制器，此时hvac可以在mp5未唤醒的情况下进行唤醒工作，当车主再次离开车并下电设防时，此时bcm休眠，peps和hvac控制器也随之进入休眠。
控制实施例二：
在本发明中，设计局部休眠唤醒开启位(如表1所示st位)，该位在默认状态下为0x01(开启状态)，即can网络开启局部休眠和唤醒功能，该功能可以在仪表上设定按键供驾驶人员进行人为开启和关闭，当驾驶人员人为关闭时，此时st＝0x00，can网络不再具有局部休眠和唤醒功能，便可以进入传统的oesk网络管理。但当整车蓄电池电压低于正常电压10％时(正常情况下，整车在启动时由发动机发电，蓄电池电压不会降低，只有在长时间静置情况下，蓄电池才会亏电)，此时会强制性开启can网络局部休眠和唤醒功能，以保证蓄电池的续航能力。
在本发明中，针对于can总线，设计了一种can总线星型网络管理架构方案的局部休眠唤醒策略和方法，利用对车主不同动作进行合理化分组和编号，采用分组控制和跨组控制的原理，不需要额外增加硬件结构，同时可以兼容目前的oesk网络管理策略，可以根据不同的车况，由车主自行决定是否开启局部休眠唤醒的功能，具有极强的灵活性，同时为了安全性和稳定性考虑，设计了当整车蓄电池电量低于某一数值时，则强制性开启该策略，更具有人性化。
应了解本发明所要保护的范围不限于非限制性实施方案，应了解非限制性实施方案仅仅作为实例进行说明。本申请所要要求的实质的保护范围更体现于独立权利要求提供的范围，以及其从属权利要求。