电子电气架构 --- 整车整车网络管理浅析

我是穿拖鞋的汉子,魔都中坚持长期主义的汽车电子工程师。

老规矩,分享一段喜欢的文字,避免自己成为高知识低文化的工程师:

所谓鸡汤,要么蛊惑你认命,要么怂恿你拼命,但都是回避问题的根源,以现象替代逻辑,以情绪代替思考,把消极接受现实的懦弱,伪装成乐观面对不幸的豁达,往不幸上面喷“香水”来掩盖问题。
无人问津也好,技不如人也罢,你都要试着安静下来,去做自己该做的事.而不是让内心的烦躁、焦虑、毁掉你本就不多的热情和定力。

时间不知不觉中,快要来到元旦。2024快要结束,2025又开始新的忙碌。成年人的我也不知道去哪里渡自己的灵魂,独自敲击一些文字算是对这段时间做一个记录。

一、网络管理初识

为了更加通俗易懂地介绍网络管理,先来构建一个例子来进行说明,如下所示:

在这里插入图片描述

对图稍作说明:

对于一个控制器而言,它可能存在多种唤醒源,包括本地唤醒和网络唤醒等方式,图中这两种方式都存在;

·对于一个控制器参与CAN通讯,其他硬件组成有CAN收发器,CAN控制器和微控制器;

·不同CAN总线网络通过网关才能进行通讯。

当整车处于休眠状态,即所有的控制器都睡觉了,在整车某个休眠唤醒场景下,制动踏板行程传感器BPS感知到变化了,从而唤醒的硬线信号有了变化,被IEB检测到了,那么处于休眠的IEB将被唤醒,对应着图中1区域,这里IEB称为主动唤醒节点。

此时,为了实现这个唤醒场景的功能,需要参与其他一些控制器,比如EPS和VCU,称为它俩为被动唤醒节点,这就意味着IEB需要去唤醒他俩。如果采用CAN总线的唤醒方式,则IEB可以通过网管报文去唤醒EPS和VCU,大致过程是:IEB被传感器BPS唤醒后,它的网络管理状态会产生变化,由睡觉模式转为网络模式;

然后IEB会发出网管报文,EPS和VCU的CAN收发器会收到该网管报文,识别到需要唤醒,最后它们也会发网管报文,告诉IEB醒来了,可以一起搞事情,对应到上图的234部分。

在这个过程中,实现其实很复杂,有几个层面的问题值得深入探究:

·一是功能层面,整车哪些功能有休眠唤醒场景?谁是主动唤醒节点,谁是被动唤醒节点?

·二是控制器层面:对于每个休眠唤醒场景,主动唤醒节点是怎么被唤醒,被动唤醒节点又是怎么被总线唤醒的?关于网络管理状态机,这些控制器之间是如何管理网络状态?关于网络管理报文,IEB发送网管报文应该是怎样的?而EPS和VCU的又是怎样的?

1、功能层面

-> 整车休眠唤醒场景:

整车休眠唤醒场景通常涉及安全关键功能,如制动系统、转向系统、动力系统等的监控和响应。例如,当制动踏板被踩下时,制动系统(如IEB)需要被唤醒以执行制动操作;当方向盘转动时,转向系统(如EPS)需要被唤醒以调整车辆方向。其他场景可能包括车门开启、车窗升降、座椅调节等,这些功能在车辆未启动时通常处于休眠状态,以节省电能。

-> 主动唤醒节点与被动唤醒节点:

主动唤醒节点是首先检测到唤醒条件(如传感器信号变化)并因此被唤醒的控制器。在您的例子中,IEB是主动唤醒节点,因为它首先被制动踏板行程传感器BPS唤醒。被动唤醒节点是那些被主动唤醒节点通过网络(如CAN总线)唤醒的控制器。在您的例子中,EPS和VCU是被动唤醒节点,因为它们被IEB通过网管报文唤醒。

2 、控制器层面

-> 主动唤醒节点的唤醒机制:

主动唤醒节点通常通过硬线连接或内部传感器检测到唤醒条件。例如,IEB可能通过硬线连接接收来自BPS的信号变化,从而被唤醒。一旦唤醒,主动唤醒节点会更新其网络管理状态,从休眠模式切换到网络模式,准备发送网管报文。

-> 被动唤醒节点的唤醒机制:

被动唤醒节点通过接收来自主动唤醒节点的网管报文来被唤醒。这些报文通常包含唤醒指令和必要的配置信息。在接收到网管报文后,被动唤醒节点会更新其网络管理状态,从休眠模式切换到网络模式,并准备参与网络通信。

-> 网络管理状态机:

网络管理状态机是一种用于管理控制器之间网络状态变化的

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