CN116476763A - 交通工具的分层电源管理***和方法 - Google Patents
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Abstract
提供了一种交通工具的电源管理***和方法。***包括预上电模块和完全上电模块，配置在控制器中，控制器被配置成监控交通工具的整车数据；以及操作***OS启动模块，配置在***级处理器中，***级处理器被配置成运行交通工具的操作***。预上电模块响应于对交通工具的点火操作而被启动并且被配置成：对控制器和***级处理器中的至少一者进行预上电；获取交通工具的蓄电池的状态参数；以及响应于判断状态参数正常，启动完全上电模块。完全上电模块被配置成：使控制器完全上电；获取整车数据；以及响应于判断整车数据满足预先定义的启动条件，启动OS启动模块。OS启动模块被配置成：响应于被启动，致使***级处理器播放开机动画。
Description
技术领域
本公开涉及电源技术领域，尤其涉及一种交通工具的分层电源管理***和方法
背景技术
随着汽车的智能化的发展，车载智能娱乐控制***在智能座舱中扮演了越来越重要的角色。
车载智能娱乐控制***将例如车辆的中控屏、声音***(包括扬声器和放大器)、内部和外部摄像头、各种操作按钮耦合到主机单元，来实现诸如媒体播放、车辆导航、车况监控、智能交互、网络连接、倒车影像、安全警示等功能。
车载智能娱乐控制***在软件上通常包括操作***、应用程序、驱动程序、应用程序接口、数据库、软件升级等。操作***一般采用基于Linux或Android的操作***，用于管理***的各种应用程序和功能，如音频和视频播放、导航、语音识别、蓝牙连接等。
操作***通常部署在SoC(System-on-a-Chip：片上***)中。SoC集成了整个电子***的全部或大部分功能，它可以包含CPU(Central Processing Unit：中央处理器)、GPU(Graphics Processing Unit：图形处理器)、DSP(Digital Signal Processing：数字信号处理)、存储器、网络接口等各种功能模块，并且还可以具有专门的硬件加速器，能够实现高效的计算和数据处理。SoC通常用于车载娱乐和信息娱乐***，负责处理高速、复杂的图像和音频数据，并提供高性能的计算和存储能力。例如，在车载娱乐***中，SoC可用于处理高清晰度视频和复杂的图形用户界面，提供流畅的播放体验。
另一方面，车辆中还配备有MCU(Microcontroller Unit：微控制单元)。MCU是一种单芯片微型计算机。相比于SoC，MCU通常用于低功耗、低成本的应用场景。例如，MCU可用于车辆的控制***，例如ECU(Engine Control Unit：发动机控制单元)、制动***、BCM(BodyControl Module：车身控制模块)等，负责处理实时的控制指令和传感器数据，并控制车辆各个***的运行状态。例如，在发动机控制单元中，MCU可用于控制发动机的燃油供应、点火时间等参数，确保发动机运行平稳、经济、可靠。
为了使MCU和SoC以及部署在其中的操作***按照正确的方式启动和关闭，车辆中配备有电源管理***。目前已有的电源管理***部署在SoC中，需要等到MCU和SoC全部上电才开始工作。电源管理***启动后，需要等待SoC和MCU进行数据检查和交换完成后才能启动操作***，这会导致开机动画和开机音乐乃至操作***的启动需要等待较长时间。此外，如果在启动过程中产生信号异常，尤其是在MCU侧，还会产生额外的电量消耗。
发明内容
本公开的一个方面提供了一种交通工具的电源管理***，其可以包括：预上电模块和完全上电模块，配置在控制器中，控制器被配置成监控交通工具的整车数据；以及操作***OS启动模块，配置在***级处理器中，***级处理器被配置成运行交通工具的操作***。预上电模块可以响应于对交通工具的点火操作而被启动并且被配置成：对控制器和***级处理器中的至少一者进行预上电；获取交通工具的蓄电池的状态参数；以及响应于判断状态参数正常，启动完全上电模块。完全上电模块可以被配置成：使控制器完全上电；获取整车数据；以及响应于判断整车数据满足预先定义的启动条件，启动OS启动模块。OS启动模块可以被配置成：响应于被启动，致使***级处理器播放开机动画。
本公开的一个方面提供了一种交通工具的电源管理方法，其可以包括：响应于对交通工具的点火操作，启动控制器中的预上电模块，控制器被配置成监控交通工具的整车数据；由预上电模块对控制器和***级处理器中的至少一者进行预上电，其中***级处理器被配置成运行交通工具的操作***；由预上电模块获取交通工具的蓄电池的状态参数；响应于判断状态参数正常，由预上电模块启动控制器中的完全上电模块，以使控制器完全上电；由完全上电模块获取整车数据；响应于判断整车数据满足预先定义的启动条件，由完全上电模块启动***级处理器中的OS启动模块；以及由OS启动模块致使***级处理器播放开机动画。
附图说明
图1示出以往车辆中的电源管理***的上电过程100的时序图；
图2示出以往车辆中的电源管理***的下电过程200的时序图；
图3示出根据本公开的技术的部署了示例电源管理***的示例车载娱乐控制***300的框图；
图4图示出本公开的技术的示例车载娱乐控制***300的示例上电过程400的时序图；
图5图示出本公开的技术的示例车载娱乐控制***300的示例下电过程500的时序图；并且
图6示出根据本公开的技术的另一示例车载娱乐控制***600的框图。
图7示出根据本公开的技术的用于进行MCU 1和SoC 2的数据保护的示例过程700的流程图。
具体实施方式
在以下描述中，陈述了众多特定细节。然而，应当理解，可在没有这些特定细节的情况下实践本发明的实施例。在其他实例中，未详细示出公知的电路、结构和技术，以免使对本描述的理解模糊。
说明书中对“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”等的引用表明所描述的实施例可以包括特定的特征、结构或特性，但是每个实施例不一定都包括该特定的特征、结构或特性。此外，此类短语不一定是指同一个实施例。此外，当结合实施例描述特定的特征、结构或特性时，认为结合无论是否被明确描述的其他实施例而影响此类特征、结构或特性是在本领域技术人员的知识范围之内的。
出于本公开的目的，短语“A和/或B”意指(A)、(B)或(A和B)。出于本公开的目的，短语“A、B、和/或C”意指(A)、(B)、(C)、(A和B)、(A和C)、(B和C)或(A、B和C)。
概述
本文描述的“交通工具”可以表示各种类型的机动交通工具(例如，汽车、摩托车、公共汽车、拖拉机、半挂车)、有轨交通工具(例如，火车)、水运工具(例如，船只)、飞行器(例如，飞机)、或航天器(例如，卫星)。此类交通工具均可以搭载本文描述的SoC和MCU以实现特定的娱乐和控制功能。
本文描述的“整车数据”是指在交通工具内部各个模块之间传递的用于确定交通工具及其***的工作状态的数据。整车数据可以提供各种关键信息。例如对于汽车应用，整车数据例如可以包括：发动机数据，包括发动机转速、油门开度、水温、油压等数据；车速数据：包括车速、转向角度、刹车状态等数据；车身数据：包括车门状态、座椅位置、车窗状态等数据；悬挂***数据：包括悬挂***的行程、弹簧压缩程度等数据；刹车***数据：包括制动踏板状态、制动盘温度等数据；安全***数据：包括安全气囊状态、ESP(ElectronicStability Program：车身电子稳定***)控制状态等数据；娱乐***数据：包括收音机频道、音量等数据；燃油数据：包括油量、油耗等数据。这些整车数据可以通过传感器、控制单元等设备采集并经由例如CAN(Controller Area Network：控制器局域网)和/或Flexray协议提供给MCU。通过监测整车数据，MCU可以了解车载***的实时状态，包括各个组件的运行状态、错误状态以及潜在问题。整车数据还可以帮助MCU判断车辆的驾驶情况和环境条件，从而根据需要调整车载***的运行模式和功耗。例如，在行驶过程中，MCU可以通过监测车速和油量等数据来调整发动机的工作负载和节能模式，从而实现更高效的燃油利用和更长的续航里程。
既有电源管理***的上下电实例：
图1示出以往车辆中的电源管理***的上电过程100的时序图。
在MCU1启动后，MCU1的操作***MCU_OS 11通知部署在SoC 2中的电源管理***21启动(通知“电源管理***”startup())，与此同时，SoC 2启动。此时，SoC 2的操作***SoC_OS 23尚未启动，动画模块22尚未加载，***的负载电流(例如从0A)上升到0.5A。
电源管理***21接收来自MCU_OS 11的启动通知后，通知动画模块22启动(通知“动画”startup())。此时，动画模块22开始加载开机动画，但在收到进一步指令前，不会播放开机动画。这是因为，开机动画的播放需要整车数据满足特定的信号条件，例如，(1)当驾驶员转动钥匙或按下按钮点火时，车载智能娱乐控制***(下文有时也简称为“车载***”)开始供电。开机动画需要等到整个***启动完成后才能开始播放；(2)车载***在启动时会进行自检，包括检测各个子***的状态，例如发动机、传输、车载通信等。如果***发现故障或异常，开机动画可能会被取消或中断；(3)开机动画需要在***稳定后才能开始播放，以确保播放过程中不会出现卡顿或异常。***稳定的标志可以包括引擎转速稳定、车辆速度稳定、电源稳定等；(4)如果车载***使用液晶显示器播放开机动画，那么液晶显示器需要先完成自检并准备就绪，才能开始播放。这些条件需要通过整车数据来判断。
因此，电源管理***21在通知动画模块22启动后进行等待，直到从MCU 1接收到指示满足开机动画启动条件的特定信号。
在接收到该特定信号后，电源管理***21判断已经具备启动开机动画的条件，因此通知动画模块22播放开机动画(通知“动画”play())。
动画模块22在播放开机动画期间，向电源管理***21报告这一状态(报告play())。此时，负载电流由于开机动画的播放而上升到1A左右。
在开机动画播放完成后，电源管理***21可以进一步启动SoC_OS 23(未图示)来启动操作***。
在上电过程100中，MCU 1启动后，SoC 2随即启动。换言之，MCU 1和SoC 2几乎同时开始消耗蓄电池电力。因此，即便在MCU 1侧通过整车数据发现信号有异常导致不允许车载***启动(例如自检发现故障或异常)，SoC 2仍然会被不必要地启动，产生额外的电量消耗。此外，为了判断启动开机动画的条件，需要持续通过域间通信从MCU 1接收各种整车数据，直到整车数据满足播放条件。播放条件越多，SoC 2和MCU 1之间交互所消耗的时间就越多，开机动画以及SoC_OS 23的启动也就越慢。
此外，这种设计无法根据需要改变MCU 1和SoC 2的上电时序，无法满足不同厂商的要求。例如，有的厂商要求MCU 1和SoC 2同步上电，即，MCU 1和SoC 2在同一时刻上电。这种模式下，MCU 1和SoC 2可以同时进入工作状态，并开始正常工作。有的厂商要求MCU 1和SoC 2异步上电，即，MCU 1和SoC 2的上电时序是独立的。通常情况下，MCU 1会先上电，等待一段时间后，SoC 2才会上电。然而，现有的电源管理***21设计无法满足这些不同的上电需求。
图2示出以往车辆中的电源管理***的下电过程200的时序图。
在SoC 2正常上电期间，电源管理***21始终与MCU 1交换整车数据。整车数据由MCU 1经由总线12获得，例如通过CAN、Flexray和/或其他车辆通信协议。
若整车数据中包含满足车载***关闭条件的特定信号，则电源管理***21通知动画模块22和SoC_OS 23准备下电(通知sleep prepare())。车载***关闭的条件例如可以包括：(1)停车状态；(2)车辆处于安全状态，没有发生任何故障或异常；和/或(3)***处于稳定状态，没有正在执行的任务或操作，等等。
在通知动画模块22和SoC_OS 23准备下电后，电源管理***21进行等待，直到不再从MCU 1接收到整车数据后，通知动画模块22和SoC_OS 23下电。
在上文描述的下电过程200中，电源管理***21允许SoC 2的判断依据是来自MCU1的整车数据，这是一个单向过程。对于MCU 1而言，其无法判断SoC 2是否成功下电。因此，以往的设计是在MCU 1一侧设置超时时间，例如数毫秒到数秒。如果车载***状态正常，MCU1会启动倒计时器，并等待上述超时时间到达。在此期间，MCU会持续通过整车数据监测车载***的状态。若在超时时间内持续没有收到表示车载***正常工作的整车数据(即，倒计时器超时)，则认为车载***已处于关闭状态，MCU 1将触发下电操作。下电操作例如包括关闭操作***、释放资源、断开电源等。然而，这种下电方式需要等待超时时间的经过，一方面无法在满足下电条件时立即进行下电操作，另一方面，也存在误执行下电操作的可能，存在功耗和安全性的问题。
示例电源管理***：
本公开提供一种用于交通工具的电源管理***，其实现对交通工具的机载娱乐控制***的更高效、节能和安全的上电和下电。下文将结合车载应用描述本公开的电源管理***的示例实现。但应理解，这并非用于限制本公开的电源管理***的应用场景。本公开的电源管理***可以应用于任何搭载诸如SoC的***级芯片和诸如MCU的控制器来实现机载娱乐控制***的交通工具。
图3示出根据本公开的技术的部署了示例电源管理***的示例车载娱乐控制***300的框图。本实施例的电源管理***部署在车辆的MCU1(也称为“控制器”)和SoC 2(也称为“***级处理器”)中，包括配置在MCU 1中的预上电模块15和完全上电模块16以及配置在SoC 2中的OS启动模块25。MCU 1和SoC 2可以从设置在车辆中的蓄电池5获取电力。
预上电模块15、完全上电模块16和OS启动模块25协作来控制MCU 1和SoC 2的上下电、SoC_OS 23的启动和关闭、以及动画模块22对开机动画的播放。
预上电模块15作为电源管理***的第一级，在车辆点火后即被启动。预上电模块15启动后，使MCU 1和SoC 2中的至少一者处于预上电状态，包括使总线通信模块17上电。总线通信模块17用于获取车辆的整车数据，例如通过CAN、Flexray等协议。
预上电相对于供电(完全上电)而言，除了将总线通信模块17上电以外，还可以用来对MCU 1和/或SoC 2内部的寄存器和电路逐步进行初始化，确保MCU 1和/或SoC 2能够在正确的状态下启动并正常运行，避免由于未经初始化的寄存器和电路导致的运行异常、数据错误和***故障。预上电操作例如可以包括：对MCU 1和/或SoC 2的***器件上电，例如存储器、时钟、AD转换器、DA转换器等；确认电源电压稳定，确保给MCU 1和/或SoC2供电的电源电压稳定并符合设定要求，避免因电源电压不稳定而导致的MCU 1和/或SoC 2运行异常；初始化MCU 1和/或SoC 2内部的时钟电路，确保MCU 1和/或SoC 2正常使用时钟进行运行和计时；初始化MCU 1和/或SoC2的输入输出(IO)口，包括设置引脚的输入输出模式、输入电平和输出电平等；初始化***时钟源，包括设置时钟分频系数和时钟频率等；以及初始化MCU1和/或SoC 2的中断控制器，包括设置中断优先级、中断触发方式等。预上电状态下，MCU 1和/或SoC 2的负载电流较小，例如为约0.1A。完全上电状态下，MCU 1和/或SoC 2的负载电流大于预上电状态，例如为0.5A以上、1A以上、2A以上或更高。
在一些实施例中，预上电模块15可以基于预先确定的时序来对MCU 1和SoC 2进行预上电。例如预上电模块15可以使MCU 1和SoC 2同时预上电，也可以按照规定的先后顺序和时间间隔异步预上电。可以根据不同厂商的要求来设定不同的预上电时序。换言之，该时序是可变更的。在一些实施例中，MCU 1可以在车辆点火前已经完成预上电。该情况下，该预先确定的时序可以仅针对SoC 2。
在完成MCU 1和/或SoC 2的预上电后，预上电模块15监测蓄电池5的状态参数。蓄电池5的状态参数可以包括温度和电压，可以通过设置在蓄电池5内的传感器3获得。通过监控蓄电池5的状态参数，预上电模块15能够避免在供电***状态异常时进行完全上电操作。
如果预上电模块15判断蓄电池5的状态参数正常，则可以将这一情况通知到完全上电模块16。如果蓄电池5的状态参数异常，则不向完全上电模块16发送允许完全上电的通知。
完全上电模块16作为电源管理***的第二级，与预上电模块15耦合。完全上电模块16收到来自预上电模块15的允许完全上电的通知后，使MCU 1完全上电。随后，完全上电模块16从总线通信模块17获取车辆的整车数据。若完全上电模块16判断整车数据满足预先定义的启动条件，则向OS启动模块25通知这一情况，以允许启动SoC_OS 23和开机动画。
该预先定义的启动条件例如包括：(1)供电电压正常；(2)各个子***的状态，例如发动机、传输、车载通信等的状态正常；(3)引擎转速稳定、车辆速度稳定、电源稳定等；(4)显示器完成自检并准备就绪。启动条件可以根据厂商的要求任意设定。不同的启动条件可以通过监控不同的整车数据来实现。
若整车数据不满足启动条件，完全上电模块16可以继续监控整车数据，直到满足启动条件为止。在一些实施例中，完全上电模块16也可以在整车数据不满足启动条件达到一定时间后，向预上电模块15请求下电。
OS启动模块25基于来自完全上电模块16的通知而启动。OS启动模块25用于启动SoC 2的操作***(即SoC_OS 23，例如Android、QNX等)并控制动画模块22播放开机动画。
由于在接收到来自完全上电模块16的启动通知时，整车数据已经符合播放开机动画的条件，因此，OS启动模块25在启动后可以立即通知动画模块22开始播放开机动画，无需如参考图1所描述的那样需要等待接收特定的整车数据。OS启动模块25可以在开机动画播放完成后启动SoC_OS23。
在本实施例中，虽然需要由完全上电模块16获取整车数据来判断启动条件，但无需像以往那样通过域间通信将整车数据发送到SoC 2一侧。相比需要进行域间通信的图1所示的方式，本实施例能大幅缩短整车数据传递的时间，从而将开机动画的播放时间提前。
示例上电过程：
图4图示出本公开的技术的示例车载娱乐控制***300的示例上电过程400的时序图。该过程400包括以下步骤：
(1)当车辆被点火后，预上电模块15首先被启动并对MCU 1和SoC 2中的至少一者进行预上电。预上电完成后，负载电流例如为约0.1A。
(2)预上电完成后，预上电模块15获取蓄电池5的状态参数(例如电压和温度)。若状态参数满足条件，则通知完全上电模块16启动。
(3)完全上电模块16启动后，对MCU 1进行完全上电，负载电流例如上升到约0.5A。
(4)完全上电模块16获取车辆的整车数据，并在整车数据满足预先定义的启动条件时，通知SoC 2侧的OS启动模块25启动。
(5)OS启动模块25启动后，即通知动画模块22播放开机动画。
(6)在动画模块22播放开机动画期间，OS启动模块25可以向完全上电模块16请求状态信息。状态信息可以基于整车数据而生成，其指示是否满足启动操作***、即SoC_OS23的条件。由于开机动画的播放，负载电流可能上升到例如1A。
(7)完全上电模块16随后向OS启动模块25报告状态信息。
(8)接收到完全上电模块16的状态信息并且该状态信息指示满足启动操作***的条件后，OS启动模块25计算操作***中的应用程序的应用状态。例如可以计算上一次操作***关闭时正在运行的各种应用程序，例如音乐播放器、导航***、通信应用程序等。计算应用状态使得能够在下一次启动操作***时读取这些应用的状态信息以便于自动回复到之前的应用程序状态。这样，用户能够在操作***启动后立即继续之前的任务，无需重新配置和打开应用程序。
(9)在计算应用状态后，OS启动模块25向完全上电模块16报告应用状态。这是因为，部分应用程序可能需要与MCU 1进行交互以便MCU 1可以相应地更新和协调车辆各个子***的工作。例如，如果导航***应用程序在上次***关闭前正在运行，并记录了目的地信息，那么OS启动模块25可以将这些应用信息报告给MCU 1，以便MCU 1可以将导航***的目标位置设置为上次停车时的目的地。优选地，步骤(6)～步骤(9)可以在开机动画播放期间进行。
(10)向完全上电模块16报告应用状态并且开机动画播放完成后，OS启动模块25可以启动SoC_OS 23以启动车载操作***(Android、QNX等)。
(11)随着SoC_OS 23以及操作***应用程序的启动，负载电流进一步上升，例如上升到约2A。
根据本实施例，在***300启动的过程中，可以对MCU 1和SoC2中的至少一者、例如对MCU 1进行预上电来进行蓄电池5的状态监测。在MCU 1完全上电后，先进行整车数据的检测。仅在整车数据满足条件时启动SoC 2的OS启动模块25来对SoC 2进行进一步上电并播放开机动画。相比图1所示的上电过程100，无需通过耗时的域间通信来向SoC 2传送整车数据。相比MCU 1的内部通信，SoC 2内不同的处理器核心、外设等之间通信的路径可能会比在MCU 1内部通信的路径更长，这会导致信号传输的时延增加。此外，SoC 2中有多个处理器核心和外设共享同一片硅芯片，它们可能会相互干扰，例如电磁干扰(EMI)。这些干扰会导致信号传输的质量下降，从而增加通信的耗时。SoC 2中，不同处理器核心、外设等之间通信的协议可能不同，需要进行协议转换，这也会增加通信的延迟。此外，在SoC 2中，多个处理器核心、外设等可能会竞争同一个总线或内存资源，这会导致通信的延迟增加。相比之下，MCU1的内部通信路径相对较短、干扰较少，且不需要进行协议转换或资源竞争，因此通信的延迟较低。本实施例通过在MCU 1一侧进行蓄电池状态参数和整车数据的判断，能极大缩短通信时间，使得在SoC 2上电后能立即启动开机动画的播放和操作***的加载，无需在SoC 2一侧等待整车数据满足启动条件，相应地降低了SoC 2因等待整车数据达到启动条件而产生的耗电量。对于用户而言，由于通信速度的加快，能更早观看到开机动画。
此外，预上电模块15可以根据需要任意设定预上电的时序，例如使MCU 1和SoC2同时预上电、以任意的时序(先后顺序、时间间隔)异步上电、或者仅对MCU 1预上电等。在MCU1已经预上电的情况下，预上电模块15维持该状态即可。
示例下电过程：
图5图示出本公开的技术的示例车载娱乐控制***300的示例下电过程500的时序图。本实施例中，作为示例，示出了SoC_OS 23包括Android 231和QNX 232这两个操作***。
通常，Android 231负责车载信息娱乐***的应用层，包括媒体播放、导航、蓝牙电话、语音识别等功能。Android 231还提供丰富的第三方应用供用户使用。QNX 232负责车辆安全和实时控制***。QNX 232是一个实时操作***，具有强大的实时性和可靠性，可确保车辆的安全和可靠性。QNX 232通常用于车载电子控制单元(ECU)和汽车网络通信，如发动机控制单元、制动***、气囊***、车身控制等。
本实施例中，可以先对Android 231下电，然后再对QNX 232下电。这是因为Android 231负责车载信息娱乐***的应用层，需要较长的关闭时间来保存数据和关闭应用程序，而QNX 232负责车辆安全和实时控制***，关闭时间相对较短。此外，QNX 232是实时操作***，具有强大的实时性和可靠性，关闭过程中需要保证各个任务和中断能够及时响应。如果QNX 232先下电，可能会影响车辆的实时控制和安全性。
在应用程序和操作***下单完成后，再关闭硬件，即，对SoC 2下电。这是因为应用程序和操作***在关闭过程中会将数据保存到存储设备中，以避免数据损坏。硬件需要等待应用程序和操作***关闭后才能被下电，以避免数据损坏和其他问题。
在参考图2描述的下电过程200中，电源管理***21在捕捉到整车数据中满足下电条件的睡眠信号后，通知动画模块22和SoC_OS 23准备关闭，并且需要等到不再从MCU 1处接收到整车信号后，才允许动画模块22和SoC_OS 23关闭。如上，动画模块22和SoC_OS 23关闭后，SoC 2并未下电。MCU 1需要在在超时时间内持续没有收到表示车载***正常工作的整车数据(即，倒计时器超时)后才进行SoC 2的下电操作。此外，通过MCU 1和SoC 2之间的域间通信传输整车信号同样存在通信耗时的问题。
本实施例中，在MCU 1一侧进行下电条件的判断。具体而言，由MCU 1的完全上电模块16判断整车数据是否满足预先确定的下电条件。在满足下电条件后，完全上电模块16即可通知OS启动模块25关闭操作***，例如通过发送关闭指示。
OS启动模块25接收到来自完全上电模块16的关闭指示后即可进行关闭操作***、即SoC_OS 23以及动画模块22的动作，无需通过域间通信监控整车数据。
在SoC_OS 23以及动画模块22关闭后，OS启动模块25关闭，不再向完全上电模块16定时发送心跳信号。关于心跳信号，在车载电子***中，SoC 2和MCU 1是两个独立的处理器。为了避免通信失效，SoC 2会在工作期间定期向MCU 1发送心跳信号。心跳信号的作用是告诉MCU 1，SoC 2正在工作并且正常地发送数据。如果MCU 1没有收到心跳信号，则说明SoC2可能出现了故障或者通信中断，此时MCU 1就可以采取相应的措施，例如重新建立通信连接或者采取其他修复措施。本实施例中，SoC 2在发送关闭指示后，若不再收到来自OS启动模块25的心跳信号，则可以确定SoC 2侧的操作***已经关闭，因此可以按照预先确定且可变更的时序对SoC 2以及MCU 1中的至少一者进行下电操作，例如同步下电、异步下电等。异步下电的时序可以根据需要设定并且是可变更的。
因此，本实施例的示例下电过程500可以包括以下步骤：
(1)当用户进行熄火等下电操作后，预上电模块15可以感测到状态参数的大幅变化，例如一部分或全部状态参数的丢失。
(2)预上电模块15将感测到状态参数的大幅变化的情况通知到完全上电模块16。
(3)完全上电模块16接着判断整车数据是否满足预先定义的下电条件。下电条件例如可以包括电池电压降低到安全范围、车速为零、和/或发动机关闭等。
(4)完全上电模块16根据整车数据判断可以下电后，向SoC 2侧的OS启动模块25发送关闭指示。
(5)OS启动模块25接收到关闭指示后，通知SoC_OS 23和动画模块22(省略图示)关闭。
(6)SoC_OS 23接收到来自OS启动模块25的关闭指示后，可以如上所述先关闭Android 231并在Android 231关闭完成后通知OS启动模块25。
(7)OS启动模块25在Android 231关闭完成后接着指示QNX 232关闭。
(8)在指示QNX 232后，OS启动模块25不再向完全上电模块16发送心跳信号。
(9)完全上电模块16确定不再接收到来自OS启动模块的心跳信号后，可以对MCU 1和SoC 2进行下电，例如可以基于预先确定且可变更的时序对MCU 1和SoC 2中的至少一者进行下电。
通过采用本实施例的下电过程500，由MCU 1一侧的完全上电模块基于整车数据来判断是否满足关闭操作***的条件，无需通过相对耗时的域间通信将整车数据传送到SoC2一侧。此外，完全上电模块16在接收不到来自OS启动模块25的心跳信号后即可对MCU 1和/或SoC 2下电，无需像以往那样等待超时时间经过，能提高***关闭和下电的速度，同时能避免误下电的风险。
本公开的电源管理***采用由预上电模块15、完全上电模块16和OS启动模块25组成的三层结构，除了能有效提高***启动/关闭、开机动画的播放以及MCU 1和SoC 2的上下电的速度和安全性以外，还有利于后期维护和故障排查。以往的电源管理***由于未采用这种分层结构，维护人员需要花费更多的时间从大量的日志文件代码中定位问题。然而，根据本公开的技术，维护人员能方便地通过日志文件定位到问题发生于预上电模块15、完全上电模块16和OS启动模块25中的哪一级。
变形例：
图6示出根据本公开的技术的另一示例车载娱乐控制***600的框图。本实施例中，MCU 1进一步包括数据保护模块18(第二数据保护模块)，并且SoC 2进一步包括数据保护模块25(第一数据保护模块)。此外，还示出了SoC 2的***接口24。
***接口24用于实现SoC 2与各种外设(例如传感器、执行器等)的连接和数据处理，以及实现内部模块之间的互联。其中包括了多种不同的接口标准和协议，例如CAN、LIN、Ethernet、USB等等，以及各种处理器核心和内存控制器。***接口24的一个示例例如是PITS(Peripherals and Interconnect Technology Suite：***设备和互连技术套件)。通过***接口24，可以对SoC 2进行配置字的写入。
作为示例实现，例如可以使用特定的工具或软件包来生成配置字，例如使用C语言编写的配置程序。该程序将生成二进制文件，其中包含要写入SoC 2的配置字数据。然后，将二进制文件通过USB或其他接口传输到SoC 2。在SoC 2中，可以使用特定的寄存器或内存映射地址来访问PITS，以便将配置字数据写入到特定的寄存器或内存位置。通过特定的指令或协议触发PITS的写入操作，使得PITS将配置字数据写入到SoC 2的相应寄存器或内存位置中。在写入操作完成后，需要进行校验以确保配置字数据已经正确写入。可以通过读取相应寄存器或内存位置的值，与预期的配置字数据进行比较，以验证写入操作的正确性。
在写入配置字后，有时需要重启SoC 2和/或MCU 1才能生效，这取决于所写入的配置字。例如，如果配置字涉及到SoC 2和/或MCU 1的硬件或软件配置，例如时钟、I/O等，可能需要重启SoC 2和/或MCU 1来使这些配置字生效。此外，如果写入配置字后发现SoC 2和/或MCU 1出现异常情况，也需要重启SoC 2和/或MCU 1来恢复SoC 2和MCU 1的正常运行。
本实施例的数据保护模块18、25用于在关闭或重启操作***SoC_OS 23前进行MCU1和SoC 2的数据保护。图7示出根据本公开的技术的用于进行MCU 1和SoC 2的数据保护的示例过程700的流程图。
在框702中，OS启动模块25判断需要关闭或重启SoC_OS 23。关闭或重启SoC_OS 23可能是由于从***接口24接收到重启SoC_OS 23的请求，例如因为写入了需要重启操作***的配置字，也可能是因为检测到SoC_OS 23或其应用程序的状态异常因而需要重启，也可能是因为按照图5所示的过程500需要关闭SoC_OS 23，或者其他原因。该情况下，OS启动模块25在关闭或重启SoC_OS 23前，指示数据保护模块25进行SoC 2的数据保护。例如，数据保护模块25可以对部分数据进行保存和保护，例如运行时状态、配置数据等，以防止这些数据因为重启或关闭操作而被清除或破坏，导致***的异常情况。
接着，在框704中，OS启动模块25向完全上电模块16发送数据保护指令，以指示进行MCU 1侧的数据保护。
在框706中，完全上电模块16接收到数据保护指令后，致使数据保护模块18执行MCU 1侧的数据保护。
根据本实施例的电源管理***，当由于写入配置字、***异常、***关闭等原因导致需要关闭或重启操作***SoC_OS 23时，能在关闭SoC_OS 23前对MCU 1和SoC 2分别进行数据保护，能有效防止数据丢失或损坏。
以往的电源管理***并不具备操作***关闭前对MCU 1和SoC 2进行数据保护的功能。因此在***下一次启动时，如果出现数据损坏，需要进行数据恢复操作，这会缩短MCU1和SoC 2的使用寿命。本实施例由于在操作***关闭前主动对MCU 1和SoC 2进行数据保护，能够减少这种数据恢复操作，因而有利于延长MCU 1和SoC 2的使用寿命。
至少一个实施例的一个或多个方面可由存储在机器可读介质上的表示处理器中的各种逻辑的表示性指令来实现，该表示性指令在由一个或多个处理器读取时使得该一个或多个处理器实现用于执行本文中所描述的技术的逻辑。在一些实施例中，这些表示性指令可以被加载到本文描述的MCU 1和SoC 2中，以实现参考图4-图5所描述的过程及其变形。
此类机器可读存储介质可以包括但不限于通过机器或设备制造或形成的物品的非暂态的有形安排，其包括存储介质，诸如：硬盘；任何其他类型的盘，包括软盘、光盘、只读光盘存储器(CD-ROM)、可读写光盘存储器(CD-RW)以及磁光盘；半导体器件，诸如只读存储器(ROM)、诸如动态随机存取存储器(DRAM)和静态随机存取存储器(SRAM)之类的随机存取存储器(RAM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、闪存、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)；相变存储器(PCM)；磁卡或光卡；或适于存储电子指令的任何其他类型的介质。
以上详细描述了本发明的优选实施方式。但应当理解为本发明在不脱离其广义精神和范围的情况下可以采用各种实施方式及变形。本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本领域技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应属于由本发明的权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (14)
1.一种交通工具的电源管理***，包括：
预上电模块和完全上电模块，配置在控制器中，所述控制器被配置成监控所述交通工具的整车数据；以及
操作***OS启动模块，配置在***级处理器中，所述***级处理器被配置成运行所述交通工具的操作***，其中
所述预上电模块响应于对所述交通工具的点火操作而被启动并且被配置成：
对控制器和***级处理器中的至少一者进行预上电；
获取所述交通工具的蓄电池的状态参数；以及
响应于判断所述状态参数正常，启动所述完全上电模块，
所述完全上电模块被配置成：
使所述控制器完全上电；
获取所述整车数据；以及
响应于判断所述整车数据满足预先定义的启动条件，启动所述OS启动模块，
所述OS启动模块被配置成：响应于被启动，致使所述***级处理器播放开机动画。
2.如权利要求1所述的电源管理***，其特征在于，所述预上电模块进一步被配置成：基于预先确定且可变更的第一时序来对控制器和***级处理器中的至少一者进行预上电。
3.如权利要求1所述的电源管理***，其特征在于，所述预上电模块进一步被配置成：对所述控制器的总线通信模块上电，其中，所述总线通信模块用于获取所述整车数据。
4.如权利要求1所述的电源管理***，其特征在于，所述控制器和所述***级处理器在预上电后的负载电流小于完全上电后的负载电流。
5.如权利要求1所述的电源管理***，其特征在于，所述OS启动模块进一步被配置成：
在所述开机动画播放期间，
向所述完全上电模块请求状态信息，其中所述状态信息基于所述整车数据而生成并且指示是否满足启动所述操作***的条件；
响应于接收到的所述状态信息指示满足启动所述操作***的条件，计算所述操作***中的应用程序的应用状态；
将计算出的所述应用状态发送到所述完全上电模块；并且
响应于发送所述应用状态并且所述开机动画播放完成，启动所述操作***。
6.如权利要求1所述的电源管理***，其特征在于，所述完全上电模块进一步被配置成：
响应于所述整车数据满足预先定义的下电条件，向所述OS启动模块发送关闭指示；并且
响应于不再接收到来自所述OS启动模块的心跳信号，基于预先确定且可变更的第二时序来对控制器和***级处理器中的至少一者进行下电，
所述OS启动模块进一步被配置成：
响应于接收到来自所述完全上电模块的关闭指示，关闭所述操作***。
7.如权利要求1所述的电源管理***，其特征在于，所述***级处理器还包括第一数据保护模块，所述控制器还包括第二数据保护模块，
所述OS启动模块进一步被配置成：
在关闭或重启所述操作***前，指示所述第一数据保护模块进行所述***级处理器的数据保护；并且
向所述完全上电模块发送数据保护指令，
所述完全上电模块进一步被配置成：
响应于接收到所述数据保护指令，致使所述第二数据保护模块进行所述控制器的数据保护。
8.一种交通工具的电源管理方法，包括：
响应于对所述交通工具的点火操作，启动控制器中的预上电模块，所述控制器被配置成监控所述交通工具的整车数据；
由所述预上电模块对控制器和***级处理器中的至少一者进行预上电，其中所述***级处理器被配置成运行所述交通工具的操作***；
由所述预上电模块获取所述交通工具的蓄电池的状态参数；
响应于判断所述状态参数正常，由所述预上电模块启动所述控制器中的完全上电模块，以使所述控制器完全上电；
由所述完全上电模块获取所述整车数据；
响应于判断所述整车数据满足预先定义的启动条件，由所述完全上电模块启动所述***级处理器中的OS启动模块；以及
由所述OS启动模块致使所述***级处理器播放开机动画。
9.如权利要求8所述的电源管理方法，其特征在于，所述预上电模块基于预先确定且可变更的第一时序来对控制器和***级处理器中的至少一者进行预上电。
10.如权利要求9所述的电源管理方法，其特征在于，还包括：
由所述预上电模块对所述控制器的总线通信模块上电，其中，所述总线通信模块用于获取所述整车数据。
11.如权利要求9所述的电源管理方法，其特征在于，还包括：
在所述开机动画播放期间，
由所述OS启动模块向所述完全上电模块请求状态信息，其中所述状态信息基于所述整车数据而生成并且指示是否满足启动所述操作***的条件；
响应于接收到的所述状态信息指示满足启动所述操作***的条件，由所述OS启动模块计算所述操作***中的应用程序的应用状态；
由所述OS启动模块将计算出的所述应用状态发送到所述完全上电模块；以及
响应于发送所述应用状态并且所述开机动画播放完成，由所述OS启动模块启动所述操作***。
12.如权利要求9所述的电源管理方法，其特征在于，还包括：
响应于所述整车数据满足预先定义的下电条件，由所述完全上电模块向所述OS启动模块发送关闭指示；
响应于不再接收到来自所述OS启动模块的心跳信号，由所述完全上电模块基于预先确定且可变更的第二时序来对控制器和***级处理器中的至少一者进行下电；以及
响应于接收到来自所述完全上电模块的关闭指示，由所述OS启动模块关闭所述操作***。
13.如权利要求9所述的电源管理方法，其特征在于，还包括：
在关闭或重启所述操作***前，由OS启动模块指示所述***级处理器的一数据保护模块进行所述***级处理器的数据保护；
由OS启动模块向所述完全上电模块发送数据保护指令；
响应于接收到所述数据保护指令，由所述完全上电模块致使所述控制器的第二数据保护模块进行所述控制器的数据保护。
14.一种非瞬态计算机可读介质，其包括指令，所述指令在由一个或多个处理器执行时，致使所述一个或多个处理器执行如权利要求9至13中任一项所述的方法。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202310242096.1A CN116476763A (zh) | 2023-03-14 | 2023-03-14 | 交通工具的分层电源管理***和方法 |
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