一種BCM和ECU多路喚醒源的軟件設(shè)計(jì)方法

張文龍

【摘 要】針對車身控制器等需要多路喚醒源的車載產(chǎn)品，無論在ECU選型，還是在控制器管腳功能分配設(shè)計(jì)時(shí)都得考慮對喚醒源的支持，這都對系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)帶來更大的復(fù)雜度和難度；闡述采用新的設(shè)計(jì)方法，用普通IO（Input Output）管腳，配合軟件設(shè)計(jì)即可達(dá)到實(shí)現(xiàn)為多路喚醒源的目的，對硬件的要求大大減小，從而也減小了系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)復(fù)雜度和困難。

【關(guān)鍵詞】車載控制器；車身控制器；集成式BCM；多路喚醒源；休眠喚醒

【Abstract】For Automotive product that need support multiple wake-up source ， such as Body Control Module，it must consider support for the wake souce both in selection of ECU phase and controller tube design phase. And this will bring greater complexity and difficulty in system hardware design phase.We presents a new design method，with common IO pin including software design ，can be achieved the aim of multiple wake-up source，thus reducing the system hardware design complexity and difficulties.

【Key words】ECU； Body Control Module； Integrated BCM； Multiple wake-up source； Sleep wakeup

0 引言

在大多數(shù)車載產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期芯片選型的時(shí)候，一般只要考慮芯片運(yùn)算能力、存儲(chǔ)資源、通信資源就夠了；但是對于某些產(chǎn)品，比如集成式BCM[1]（Body Control Module，車身控制器），產(chǎn)品本身要求有多路喚醒源，數(shù)量多的可達(dá)二十多路，甚至三十多路喚醒源，硬件工程師在芯片選型時(shí)就必須考慮芯片本身對喚醒源的支持。芯片管腳有限，管腳均實(shí)現(xiàn)為多功能復(fù)用管腳；所以在硬件原理圖設(shè)計(jì)時(shí)分配管腳功能，除了要滿足正常功能，還得考慮滿足喚醒源的需求，增加了設(shè)計(jì)的難度；另一方面在變更需求時(shí)，對于管腳的調(diào)整變化不夠靈活。

針對上面問題，需要設(shè)計(jì)出一種靈活的ECU多路喚醒方法。這種方法對于芯片本身對喚醒源支持的要求和原理圖設(shè)計(jì)時(shí)的難度，均大大減少。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與工作原理

1.1 ECU多路喚醒源的設(shè)計(jì)

對于ECU和硬件資源的要求，僅僅需要：最低至1K的可保持內(nèi)存（Retention RAM），一個(gè)休眠模式下可運(yùn)行的硬件定時(shí)器（或者RTC），和對芯片非掉電復(fù)位的支持（可以是軟復(fù)位，或者芯片看門狗復(fù)位等）?？梢圆恍枰魏斡布С值膯拘言矗耆捎密浖绞絹韺?shí)現(xiàn)。

系統(tǒng)軟件模塊主要包括兩部分，分別是休眠前的喚醒準(zhǔn)備系統(tǒng)和休眠過程中的喚醒檢測系統(tǒng)。系統(tǒng)執(zhí)行流程，當(dāng)ECU需要休眠時(shí)，在休眠前執(zhí)行喚醒準(zhǔn)備系統(tǒng)，這個(gè)過程復(fù)位可保持內(nèi)存區(qū)數(shù)據(jù)，將喚醒檢測系統(tǒng)的代碼拷貝至可保持內(nèi)存區(qū)，啟動(dòng)定時(shí)器，并使系統(tǒng)進(jìn)入休眠模式；定時(shí)器超時(shí)喚醒MCU進(jìn)入輕量級運(yùn)行模式，運(yùn)行放在可保持內(nèi)存區(qū)的喚醒檢測系統(tǒng)；如果檢測到對應(yīng)管腳為喚醒電平，則在可保持內(nèi)存區(qū)記錄下對應(yīng)喚醒源，復(fù)位芯片，否則MCU周期性在休眠模式和輕量級運(yùn)行模式之間切換。MCU運(yùn)行模式切換如圖1所示。

1.2 喚醒準(zhǔn)備系統(tǒng)設(shè)計(jì)

喚醒準(zhǔn)備系統(tǒng)的目的是為喚醒檢測系統(tǒng)的運(yùn)行做好準(zhǔn)備工作，需要做兩件事情，分別是可保持內(nèi)存區(qū)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備和休眠準(zhǔn)備。

1.2.1 可保持內(nèi)存區(qū)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

復(fù)位可保持內(nèi)存區(qū)數(shù)據(jù)，這里包括了用于存儲(chǔ)喚醒源結(jié)果和校驗(yàn)喚醒源結(jié)果（分別為1個(gè)字節(jié)，共占兩個(gè)字節(jié)內(nèi)存）；將可喚醒檢測代碼由ROM區(qū)（或flash區(qū)）拷貝到可保持內(nèi)存區(qū)。

1.2.2 休眠準(zhǔn)備

設(shè)置好硬件定時(shí)器超時(shí)時(shí)間，一般為40～80毫秒，可通過實(shí)驗(yàn)和測試結(jié)果選定；關(guān)閉沒必要的外圍和ECU功能部件的時(shí)鐘供電，最大限度降低系統(tǒng)功耗；調(diào)用休眠指令觸發(fā)系統(tǒng)進(jìn)入休眠模式。

1.3 喚醒檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)

喚醒檢測系統(tǒng)運(yùn)行在MCU的輕量級運(yùn)行模式，該模式從休眠模式由硬件定時(shí)器超時(shí)觸發(fā)進(jìn)入。該模式第一個(gè)特點(diǎn)在于代碼不需要從ROM區(qū)獲取，已經(jīng)存儲(chǔ)于可保持內(nèi)存區(qū)中，這樣獲取指令速度更快；第二個(gè)特點(diǎn)需要啟動(dòng)的硬件資源非常少，ECU僅需要初始化數(shù)字IO模塊，并且使用內(nèi)部晶振作為系統(tǒng)時(shí)鐘來源就可以了，不需求啟動(dòng)或者初始化其它模塊或資源。該系統(tǒng)執(zhí)行包括如下三部分。

1.3.1 系統(tǒng)初始化

初始化ECU數(shù)字IO模塊，并將需要作為喚醒源的端口初始化為普通IO輸入模式，不需要對應(yīng)端口硬件喚醒源支持。

1.3.2 普通IO檢測

根據(jù)系統(tǒng)每個(gè)喚醒源的管腳分配和對應(yīng)激活電平，獲取上面步驟中的普通IO輸入的電平，將獲取的電平和對應(yīng)喚醒源激活電平做比較，并記錄結(jié)果。針對每個(gè)當(dāng)做喚醒源的管腳，均重復(fù)上述普通IO輸入電平的獲取和比較。

1.3.3 檢測結(jié)果處理

根據(jù)普通IO檢測結(jié)果，做如下兩種情況處理。如果所有普通IO獲取的電平與對應(yīng)喚醒源激活電平都不相同，說明沒有喚醒事件發(fā)生，系統(tǒng)重新初始化硬件定時(shí)器，然后出發(fā)系統(tǒng)進(jìn)入休眠模式。如果有任意一個(gè)普通IO獲取的電平與對應(yīng)喚醒源激活電平相同，則說明有喚醒源發(fā)生，將該普通IO對應(yīng)的喚醒源和喚醒源有效校驗(yàn)字節(jié)均記錄在可保持內(nèi)存區(qū)，然后復(fù)位系統(tǒng)。系統(tǒng)復(fù)位后可通過檢查可保持內(nèi)存區(qū)內(nèi)保存的喚醒源和喚醒源有效校驗(yàn)字節(jié)確定喚醒源。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

在車身控制器[1]上，在一款100 pin MCU上任意挑選26個(gè)普通IO為喚醒源，具體如表1所示。

實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，上述26路喚醒源，在喚醒激活電平存在情況下，該方法均可以檢測到，并能正確識別到對應(yīng)喚醒源，且系統(tǒng)整體休眠功耗低至3毫安培左右。證明設(shè)計(jì)是可行的。

3 結(jié)論

本ECU多路喚醒源設(shè)計(jì)方法，可支持無數(shù)多的喚醒源（僅受限于芯片IO管腳數(shù)量），且對管腳是否支持硬件喚醒沒有要求；這在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)的芯片選擇和芯片管腳功能分配設(shè)計(jì)時(shí)的要求和難度大大降低，具有非常重要的意義。

【參考文獻(xiàn)】

[1]李繼平，孫永法，俆暉，俞斌.專利名稱：BCM車身控制模塊.專利公開號：CN203397209U.

[責(zé)任編輯：王偉平]