从CAN Transceiver角度，理解两帧网络管理报文唤醒网络的原理

前文讨论过，网络唤醒，有时需要两帧网络管理报文，可以参考前文《​​Autosar网络管理：为什么需要2帧网络管理报文唤醒网络？​​》，前文给出的观点：第一帧网络管理报文需要唤醒SBC，第二帧网络管理报文才能真正唤醒网络。此表述要结合产品PCB设计及软件处理策略，并不绝对。本文针对该问题再次展开讨论。本文从CAN Transceiver角度，讨论如下几个问题：

• TJA1145与CAN Transceiver关系
• 为什么需要两帧网络管理报文唤醒？
• 第一帧网络管理报文到底在唤醒谁？

提示：本文基于TJA1145收发器讨论

1、TJA1145与CAN Transceiver关系

在平时的交流中，我们经常说TJA1145、Transceiver这两个词，然而，有时这样的表述可能让人产生误解，认为这俩是一个东西，其实不然。如下图，TJA1145包含HS-CAN（High Speed CAN Transceiver），这里的HS-CAN不能等同TJA1145。

TJA1145内部结构关系，示意如下：

HS-CAN≠TJA1145，所以，两者的状态机就不能混为一谈。

（一）TJA1145状态模式

TJA1145对应的模式包括Normal、Standby、Sleep、Overtemp 以及 Off五种模式，如下所示：

（二）HS-CAN状态模式

HS-CAN状态包括：Active、 Listen-only、Offline、Offline Bias、Off五种模式，如下所示：

2、两帧网络管理报文唤醒网络的原因

两帧网络管理报文就一定能唤醒网络吗？答：不一定。为什么不一定呢？这要看两帧报文的发送间隔。这里做一个测试，在CANoe中打开Tx Self-ACK选项，分两种工况发送网络管理报文，测试网络的唤醒情况。

（一）＞1s的间隔发送多次网络管理报文（本文：0x52C）

当两帧网络管理报文的间隔＞1s时，不管发送多少帧有效的网络管理报文，均不能唤醒网络，如下所示：

发送多次有效的网络管理报文，网络均不能唤醒，如下所示：

（二）＜1s的间隔发送多次网络管理报文（本文：0x52C）

当两帧网络管理报文的间隔＜1s时，网络管理报文可以唤醒网络，如下所示：

如上的测试可以看出：当网络管理报文的间隔＞1s时，网络无法唤醒，当两帧网络管理报文的间隔＜1s时，网络可以唤醒。也就是说，网络唤醒不仅与网络管理报文的次数有关，还与网络管理报文发送的间隔有关。

（三）网络管理报文次数对网络唤醒的作用

网络的唤醒，为什么需要≥2帧网络管理报文呢？换一个思考方向：第一帧网络管理报文的作用是什么？是唤醒SBC吗？答：先说答案，这里的第一帧网络管理报文不是唤醒SBC，而是激活Bus Bias和CAN Decoder，解释如下：

（1）激活Bus Bias

当TJA1145休眠以后，CAN_H与CAN_L没有电平，也就是0V，而HS-CAN空闲状态下，CAN_H与CAN_L均为2.5V，所以，CAN_H、CAN_L电压偏置2.5V就是激活Bus Bias，示意如下：

如上图，TJA1145在Sleep模式下，CAN_H和CAN_L可能是0V，因此需要进行Bus Bias，达到2.5V，才有可能进行后续的数/模转换。

（2）激活CAN Decoder

激活CAN Decoder以后，方可根据CAN Protocol解析CAN报文。

（四）网络管理报文间隔对网络唤醒的影响

本文最开始，澄清了TJA1145与HS-CAN的关系，两者是不同的概念，对应不同的状态机。HS-CAN的主要作用：转换数字信号和模拟信号。更具体说：HS-CAN在Active Mode下，通过发送器(transmitter)将CAN Controller要发送的数字信号转换成模拟信号（CAN_H、CAN_L之间形成压差）；通过接收器（receiver）将总线接收到的模拟信号转化成数字信号，通过RxD传输给CAN Controller。具体解释如下所示：

HS-CAN工作的一个前提：HS-CAN进入Active Mode。如果HS-CAN不能进入Active Mode，意味着：即使总线上存在有效的网络管理报文，CAN Controller也接收不到，HS-CAN仅在Active Mode下工作。HS-CAN如何进入Active Mode呢？如果HS-CAN在CAN Offline模式下，需要满足如下任意一个条件：

• Normal && [CMC = 10 Or ( CMC = 01 && Vcc＞90%）]，即：TJA1145在Normal模式下，要么CMC = 10要么CMC = 01 && Vcc＞90%。
• [Standby Or Sleep Or (Normal & CMC =00 ) Or ( CMC = 01 && Vcc＜90%） ] && t＞t(silence)，即：TJA1145在Standby或者Sleep模式下或者Normal & CMC =00或者CMC = 01 && Vcc＜90%，同时 t＞t(silence)。

如上，有一个时间参数（tto(silence)）值得关注，该参数如下所示：​

如何理解呢？答：当TJA1145处于Sleep模式下时，如果在1s左右的时间内，总线处于空闲（隐性电平，recessive）状态，则HS-CAN返回到CAN Offline模式。所以，如果TJA1145处于Sleep Mode，HS-CAN处于CAN Offline模式，收到第一帧网络管理报文，使得HS-CAN进入非 CAN Offline模式，此时tto(silence)计数器计时，如果1s内收到有效的网络管理报文或者唤醒事件，则TJA1145会从Sleep Mode切换到Standby Mode，同时INH拉高，进而使能SBC，SBC在给uC等外围器件提供工作电压。

（五）Tx Self-ACK不启动测试

如果CANoe不勾选Tx Self-ACK，"一帧网络管理报文"就唤醒了网络，如下所示：

如上图，为什么一帧网络管理报文就能唤醒网络呢？不是至少需要两帧吗？如上可以看出，在CANoe模拟发送的网络管理报文（0x501）被应答之前，总线上有大量的错误帧，错误类型为Not Acknowledge error（NAck）。如果总线出现NAck错误，说明发送节点发送的报文，没有节点应答。但是，发送节点已经将这帧报文传发送到了总线上，所以，这里的错误帧一样起到了激活Bus Bias和CAN Decoder的作用，同时被识别为有效的唤醒事件，因为此报文是有效的网络管理报文，只是应答槽位没有被应答，但是TJA1145已将应答槽之前的部分接收并识别。当uC完成初始化，CAN Controller正常工作以后，即可正常接收报文，进而应答报文。

之所以总线上出现多次错误帧，是因为CANoe的重发机制。​

如果错误帧都能激活Bus Bias和CAN Decoder，是不是任意一帧报文均能做到？答：个人理解，是的。打开Tx Self-ACK，测试如下所示（打开Tx Self-ACK)：

如上的数据流，0x01不是有效的唤醒源，网络并未唤醒，但是激活来了Bus Bias和CAN Decoder。之后，第一帧网络管理报文（本文：0x50C）属于有效唤醒源（本文TJA1145使用了PN功能），拉高INH，但是第一帧网络管理报文并没有唤醒网络，这是软件处理策略问题（理论可以做到），而是第二帧有效的网络管理报文把网络唤醒，即：总线发送第二帧有效网络管理报文时，软件才识别到并唤醒网络。

文章转载自公众号：开心果 Need Car