基于TJA1041AT的CAN唤醒
作者：陈玲 蔡旭
来源：《电子技术与软件工程》2015年第19期
        摘 要随着新能源汽车的发展，整车系统的CAN通讯有着至关重要的地位。整个电驱系统、空调、EPS、DCDC等等零部件都需要通过CAN总线与整车控制进行指令接受和发送。但是传统的CAN通讯因为没有唤醒和睡眠功能，导致弱电电池始终供电，能量损耗大。本文针对这个问题，设计出基于TJA1041ATA的CAN唤醒电路，解决了CAN芯片不能主动睡眠和唤醒的问题，大大提高了电池的使用时间和寿命。
        【关键词】CAN唤醒 CAN睡眠 节能新能源 TJA1041AT
        随着现代汽车工业的不断发展、能源的日益匮乏及环境污染的不断加重，新能源汽车的推广已经成为重中之重。随着新能源汽车的推行，首要问题就是能量的低损耗，该文的方案能够很好地解决能量损耗的问题。即车辆无行驶状态时，整车主动进入休眠状态。当点火信号使能或整车信号进入就能唤醒整车，进入待机模式。
        1 TJA1041AT通讯电路
        采用NXP公司的一款具有CAN唤醒功能的芯片TJA1041AT。该芯片可以实现CAN通讯的基本功能，且可以使得电力电子箱在掉电模式下的静态电流低于1mA。同时实现睡眠唤醒。基于此，设计了CAN通讯的硬件电路如图1所示。汽车芯片钥匙
        2 功能介绍
        2.1 TJA1041AT正常工作模式
        2.1.1 唤醒模式
        TJA1041AT进入工作模式，需要是INH管脚置高电平，且和的5V和3.3V电压需在INH引脚给出的电平脉冲上升沿出现后的10ms之内建立起来。正常上电过程中，需要TJA1041AT在上前通过硬件将CAN芯片的引脚和EN配置为低电平，以保证上电后INH置高到MCU发出MODE配置信号的过程中CAN芯片优先进入SDANBY模式。之后将和EN配置为高电平。共有三种唤醒模式：
        （1）接常电12V；
        （2）WAKE引脚由外部提供上升/下降沿；
        （3）总线上发报文。和分别由INH引脚控制使能的电源芯片给出5V和3.3V。
        2.1.2 唤醒流程
        唤醒：首次接常电12V， INH跳变，并使能5V与3.3V的电源芯片，使INH置为高电平，通过MCU将和EN配置使系统唤醒。
        总线唤醒：总线给CANH发送一个显性电平， INH跳变，并使能5V与3.3V的电源芯片，使INH置为高电平，通过MCU将和EN配置使系统唤醒。
        本地唤醒：WAKE引脚由外部提供上升/下降沿，并使能5V与3.3V的电源芯片，使INH置为高电平，通过MCU将和EN配置使系统唤醒。
        2.1.3 睡眠流程
        将CAN芯片的引脚配置为低电平和EN配置为高电平，此时INH引脚置低，同时MCU经过一段时间的延时将TOD置低。以上全过程后系统进入睡眠模式。
        2.2 整车CAN芯片休眠及唤醒功能
        2.2.1 正常上电流程
        （1）OFF档（不插钥匙）。只有CAN芯片的与电池的KL_30（常12V）连接，控制器无弱电强电。此时通过硬件将CAN芯片的引脚和EN配置为低电平，以保证上电后INH置高到MCU发出MODE配置信号的过程中CAN芯片优先进入SDANBY模式。
        （2）ON档（插入钥匙）。上高压；同时CAN芯片的WAKEUP引脚通过点火信号得到一个上升沿，CAN芯片的INH引脚给出一个12V左右的8ms的电平脉冲，通过该脉冲导通连接KL_30与电路中12V、5V、3.3V供电的MOS管，5V和3.3V需在INH引脚给出的电平脉冲上升沿出现后的10ms之内建立起来，以此将INH引脚保持在高电平的状态；5V和3.3V建立起来的同时，MCU得电，将和EN配置为高电平，并将TOD引脚置高。以上全过程后系统唤醒并工作。
        （3）下电（拔出钥匙）。断高压；同时MCU检测到高压信号消失（此处的判断依据以VCU控制测流为准），将CAN芯片的引脚配置为低电平和EN配置为高电平，此时INH引脚置
低，同时MCU经过一段时间的延时将TOD置低。以此关断连接KL_30与电路中12V、5V、3.3V供电的MOS管。以上全过程后系统进入休眠模式。（注：当拔出钥匙时WEAKUP引脚同样会接受到一个下降沿，也会触发一次系统的唤醒过程，所以需要MCU在检测到WEAKUP引脚出现下降沿时将CAN芯片的引脚配置为低电平和EN配置为高电平。）
        3 结语
        经过大量实验验证，该电路在满足普通CAN通讯功能外，能够在整车停车或钥匙忘记拔出的情况下进行自我休眠；同时在休眠状态下，通过有效的方式可以进行整车驱动器的唤醒。既大大减少了通讯的故障和信息丢失，也解决了CAN芯片不能主动睡眠和唤醒的问题，大大提高了电池的使用时间和寿命。
        参考文献
        [1]史久根，张培仁，陈真勇.CAN现场总线系统设计技术[M].北京：国防工业出版社，2004.
        [2]甘永梅，李庆丰等.现场总线技术及其应用[M].北京：机械工业出版社，2005.
        [3]饶运涛，邹继军等.现场总线CAN 原理与应用技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，2004.
        [4]邬宽明.CAN总线原理和应用系统设计[M].北京：北京航空航天大学出版社，1996.11
        [5]阳宪惠.现场总线技术及其应用[M].北京：清华大学出版社，1996.
        作者单位
        上海交通大学 上海市 200030