Руководство по применению AN-13-0022: автомобильные трансиверы CAN FD с функцией селективного пробуждения (Partial Networking, NCA1145B-Q1)

В современных электромобилях и автомобилях с зональной архитектурой к одной шине CAN FD подключено до нескольких десятков электронных блоков управления (ЭБУ). При стандартном механизме пробуждения по активности на шине (Wake-up Pattern, WUP) любой пакет на шине будит абсолютно все подключённые блоки, хотя в конкретном сценарии (например, при зарядке на стоянке или предпусковом прогреве батареи) требуется работа лишь 2–3 узлов. Руководство по применению Novosense AN-13-0022 описывает технологию селективного пробуждения (Partial Networking, CAN PN) по стандарту ISO 11898-2:2016 и её реализацию в автомобильном трансивере NCA1145B-Q1.

1. Отличие стандартного пробуждения (WUP) от селективного (WUF)

Стандартное пробуждение (WUP — Wake-Up Pattern) в трансиверах типа NCA1043B-Q1: низкопотребляющий детектор отслеживает только последовательность доминантных и рецессивных импульсов длительностью более t_Filter (обычно 0,5–3 мкс) и включает вывод INH для подачи питания на микроконтроллер при любом трафике на шине.
Селективное пробуждение (WUF — Wake-Up Frame) в трансивере NCA1145B-Q1: в спящем режиме при выключенном основном микроконтроллере внутри трансивера продолжает работать маломощный аппаратный декодер протокола CAN / CAN FD, тактируемый от встроенного генератора. Трансивер декодирует каждый кадр на шине, проверяет его контрольную сумму CRC и сравнивает идентификатор (11-битный Standard ID или 29-битный Extended ID с маской) и полезную нагрузку (Data Byte Mask) с эталоном, заранее записанным по интерфейсу SPI.
Вывод управления питанием INH активируется только при получении валидного кадра пробуждения WUF, адресованного данному блоку управления, либо при наступлении системных событий (пробуждение по локальному входу WAKE или переполнение счётчика ошибок шины).

2. Пошаговая конфигурация NCA1145B-Q1 перед переходом в режим Sleep

1. Перед отключением питания микроконтроллер по шине SPI настраивает скорость обмена в регистрах детектора данных (125 кбит/с, 250 кбит/с, 500 кбит/с или 1 Мбит/с с поддержкой пропуска фазы данных CAN FD — FD Passive / Tolerance).

2. Программируются регистры целевого идентификатора `ID Registers`, маски идентификатора `ID Mask Registers`, длины кадра DLC и маски байтов данных `Data Mask`.

3. Устанавливается бит активации селективного пробуждения (`CPNC = 1`, `PNCOK = 1`) и команда перехода в спящий режим (`MC = Sleep Mode`), после чего трансивер снимает высокий уровень с вывода INH, обесточивая внешний LDO и микроконтроллер, а собственный ток потребления от батареи VBAT снижается до десятков микроампер.