專利名稱：一種車載電子系統及其能耗控制方法
技術領域：
本發明涉及車載技術領域，更具體地說，涉及一種低能耗的車載電子系統及其能耗控制方法。
背景技術：
隨著汽車行業的發展，越來越多的人都擁有了自己的愛車。為了駕駛汽車時更加方便舒適，用戶一般會在汽車上安裝功能多或少的車載電子系統，例如GPS、DVD、GSM、數字移動電視以及方向盤控制系統等等。但是由于現有的車載電子系統集成了過多功能模塊， 整個車載電子系統能耗過高，甚至由于汽車的長時間閑置造成汽車蓄電池的電力用完導致汽車無法啟動。同時由于汽車點火時蓄電池電壓過低，車載電子系統的高能耗使得供電電容無法維持車載電子系統工作造成車載電子系統的復位或需要設置相當大容量的供電電容維持車載電子系統的正常工作。

發明內容
本發明要解決的技術問題在于，針對現有技術的車載電子系統為了集成多種車載功能造成汽車閑置時能源消耗大和汽車點火時車載電子系統易復位的缺陷，提供一種具有通過將程序限制在RAM中讀取執行的低能耗的車載電子系統及其能耗控制方法。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是構造一種車載電子系統，其中包括多個用于執行各車載功能的車載功能模塊；用于控制所述車載功能模塊的控制器；以及用于存儲所述車載功能模塊的代碼的RAM以及ROM ；所述控制器包括用于從所述RAM讀取并在所述RAM中執行所述代碼的低功耗工作單元；用于從所述RAM或所述ROM讀取并在所述 RAM中執行所述代碼的正常工作單元；以及用于切換所述低功耗工作單元或所述正常工作單元工作的切換單元；所述切換單元包括當所述低功耗工作單元工作時，將所述ROM中的所述低功耗工作單元需要執行的代碼復制到所述RAM中的復制子單元。在本發明所述的車載電子系統中，所述控制器還包括供所述低功耗工作單元使用的低速系統時鐘；以及供所述正常工作單元使用的高速系統時鐘。在本發明所述的車載電子系統中，所述車載電子系統還包括用于檢測蓄電池電壓的電源電壓檢測模塊。在本發明所述的車載電子系統中，所述車載電子系統還包括給所述車載電子系統供電的供電模塊；以及在所述供電模塊電壓驟降時，同時給所述車載電子系統供電的備用供電電容。在本發明所述的車載電子系統中，所述車載電子系統還包括用于檢測汽車是否處于點火狀態的點火信號檢測模塊。本發明還涉及一種車載電子系統的能耗控制方法，其中包括步驟Si、檢測低功耗工作模式是否打開；S2、如低功耗工作模式沒有打開，則到步驟S3 ；如低功耗工作模式打開，則到步驟S4 ；S3、從RAM或ROM中讀取并在所述RAM中執行車載功能模塊的代碼；S4、將所述ROM中的需要執行的代碼復制到所述RAM中，從所述RAM中讀取并在所述RAM中執行所述車載功能模塊的代碼。在本發明所述的車載電子系統的能耗控制方法中，所述步驟S3為采用高速時鐘工作模式從RAM或ROM中讀取并在所述RAM中執行車載功能模塊的代碼；所述步驟S4為將所述ROM中的需要執行的代碼復制到所述RAM中，采用低速時鐘工作模式從所述RAM中讀取并在所述RAM中執行所述車載功能模塊的代碼。在本發明所述的車載電子系統的能耗控制方法中，所述步驟Sl之前還包括檢測蓄電池的電源電壓，如所述電源電壓異常，則打開所述低功耗工作模式；如所述電源電壓正常，則關閉所述低功耗工作模式。在本發明所述的車載電子系統的能耗控制方法中，所述步驟Sl之前還包括檢測所述車載電子系統的供電電壓，如所述供電電壓異常，則打開所述低功耗工作模式同時啟用備用供電電容；如所述供電電壓正常，則關閉所述低功耗工作模式。在本發明所述的車載電子系統的能耗控制方法中，所述步驟Sl之前還包括檢測汽車是否處于點火狀態，如汽車沒有處于點火狀態，則打開所述低功耗工作模式；如汽車處于點火狀態，則關閉所述低功耗工作模式。實施本發明的車載電子系統及其能耗控制方法，具有以下有益效果實現了系統超低功耗待機電流，在汽車閑置停放幾個月時間，其待機電流小于15uA，同時可維持汽車蓄電池不受損壞，也不會造成汽車電池電壓低，出現發動機不能點火等異常情況。采用不同的系統時鐘可以更好的減少低功耗工作模式下的能耗。電源電壓檢測模塊使得電源電壓異常時可以及時切換至低功耗工作模式，保護蓄電池。供電模塊和備用供電電容保證車載電子系統不會因為短暫的斷電而復位，并通過切換至低功耗工作模式延長車載電子系統的斷電工作時間。點火信號檢測模塊可以在汽車空閑時啟動低功耗模式以減少能耗。


下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中圖1是本發明的車載電子系統的第一優選實施例的結構示意圖；圖2是本發明的車載電子系統的第二優選實施例的結構示意圖；圖3是本發明的車載電子系統的第三優選實施例的結構示意圖；圖4是本發明的車載電子系統的第四優選實施例的結構示意圖；圖5是本發明的車載電子系統的第五優選實施例的結構示意圖；圖6是本發明的車載電子系統的優選實施例的具體結構示意圖；圖7是本發明的車載電子系統的能耗控制方法的第一優選實施例的流程圖；圖8是本發明的車載電子系統的能耗控制方法的第二優選實施例的流程圖；圖9是本發明的車載電子系統的能耗控制方法的第三優選實施例的流程圖；圖10是本發明的車載電子系統的能耗控制方法的第四優選實施例的流程圖；圖11是本發明的車載電子系統的能耗控制方法的第五優選實施例的流程圖。
具體實施方式
為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。車載電子系統設計除要求抗干擾性能好和工作溫度范圍寬有等特點外，低功耗也是其性能指標之一，包括硬件低功耗設計和軟件低功耗設計兩大方面。硬件低功耗設計一般選用滿足性能指標要求的低功耗芯片及其電路模塊，并支持單電源、低電壓和分區電源供電方案。除硬件低功耗設計外，軟件運行控制在一定程度上對系統功耗起著至關重要的作用。本發明將軟件低功耗控制算法應用于車載電子系統，實現了系統超低功耗待機電流， 在汽車閑置停放幾個月時間內，其待機電流小于15uA，同時可維持汽車蓄電池不受損壞。在圖1所示的本發明的車載電子系統的第一優選實施例的結構示意圖中，所述車載電子系統包括車載功能模塊1、控制器2、RAM3以及R0M4，車載功能模塊1用于執行各車載功能，控制器2用于通過執行相應的代碼控制車載功能模塊1，RAM3以及R0M4用于存儲控制車載功能模塊1的代碼。控制器2包括低功耗工作單元21、正常工作單元22以及切換單元23，低功耗工作單元21用于從RAM3讀取并在所述RAM中執行代碼，正常工作單元 22用于從RAM3或R0M4讀取并在所述RAM中執行代碼，切換單元23用于切換低功耗工作單元21或正常工作單元22工作；切換單元23包括復制子單元231，復制子單元231用于當低功耗工作單元21工作時，將R0M4中的低功耗工作單元21需要執行的代碼復制到RAM3 中。本車載電子系統運行時，由于控制器2執行的代碼和數據存放在存儲器中，而存儲器訪問占系統功耗的一大部分。通常控制器2執行的代碼存儲在R0M4區，RAM3區作為代碼執行使用的數據緩沖區。因此本發明降低系統能量消耗的最主要的工作在于，盡量做到RAM3 區訪問，減少訪問外部存儲器(R0M4區)。當車載電子系統需要進入低功耗工作模式時，切換單元23將車載電子系統由在正常工作單元22工作切換至在低功耗工作單元21工作，復制子單元231將在低功耗工作模式下低功耗工作單元21需要運行的程序代碼拷貝到RAM3 區，然后低功耗工作單元21直接跳轉到RAM3區執行相關的代碼；在低功耗工作模式下，低功耗工作單元21禁止讀取外部R0M4區，RAM3區執行代碼程序檢測汽車發動機工作情況及其他用戶功能操作，需要退出低功耗工作模式切換至正常工作單元22工作時，正常工作單元22重新跳轉回R0M4區執行相應的代碼。因此本發明的車載電子系統在低功耗模式時只訪問RAM3，因此實現了車載電子系統超低功耗待機電流，在汽車閑置停放幾個月時間，其待機電流小于15uA，同時可維持汽車蓄電池不受損壞，也不會造成汽車電池電壓低，出現發動機不能點火等異常情況。在圖2所示的本發明的車載電子系統的第二優選實施例的結構示意圖中，控制器 2包括低速系統時鐘M和高速系統時鐘25，低速系統時鐘M用于供低功耗工作單元21工作時使用，高速系統時鐘25用于供正常工作單元22工作時使用。當低功耗工作單元21工作時，系統進入低功耗模式，在復制子單元231將低功耗工作單元21需要運行的程序代碼拷貝到RAM3區的同時系統時鐘由高速系統時鐘25切換至低速系統時鐘M以最大限度的降低低功耗模式下的功耗；當系統退出低功耗模式時，系統時鐘由低速系時鐘切換回高速系統時鐘25以保證車載電子系統的各項功能的正常運行。采用不同的系統時鐘可以更好的減少低功耗工作模式下的能耗。在圖3所示的本發明的車載電子系統的第三優選實施例的結構示意圖中，所述車載電子系統還包括電源電壓檢測模塊5，電源電壓檢測模塊5用于檢測蓄電池電壓。當電源電壓檢測模塊5檢測到汽車電源電壓過高或過低的時候，馬上切換到低功耗模式。電源電壓檢測模塊5使得電源電壓異常時可以及時切換至低功耗工作模式，保護蓄電池。在圖4所示的本發明的車載電子系統的第四優選實施例的結構示意圖中，所述車載電子系統還包括供電模塊6以及備用供電電容，供電模塊6用于給車載電子系統供電，備用供電電容用于在供電模塊6電壓驟降時，同時給車載電子系統供電的備用供電電容。供電模塊6和備用供電電容主要用于抗干擾，當車載電子系統的電源因為發動機點火或汽車啟動影響使電壓跌落到很低時，車載電子系統切換至可以靠220uF的備用供電電容供電維持最少10秒鐘正常工作的低功耗模式并同時將當前數據記錄下來，使車載電子系統不會因為電源跌落干擾而自動復位。如果干擾時間大于10秒鐘，車載電子系統會提示用戶系統電源異常，請求關閉系統或直接關閉系統。下一次啟動系統時，車載電子系統可以根據上次記錄的數據繼續運行而不會自動復位。供電模塊6和備用供電電容保證車載電子系統不會因為短暫的斷電而復位，并通過切換至低功耗工作模式延長車載電子系統的斷電工作時間。在圖5所示的本發明的車載電子系統的第五優選實施例的結構示意圖中，所述車載電子系統還包括點火信號檢測模塊7，點火信號檢測模塊7用于檢測汽車是否處于點火狀態。當汽車鑰匙拔出后，點火電路可以立即檢測到并馬上發出汽車處于非點火狀態的信號給點火信號檢測模塊7，點火信號檢測模塊7接收到該信號后，馬上切換到低功耗模式減少汽車空閑時的能耗。下面通過圖6所示的本發明的車載電子系統的優選實施例的具體結構示意圖說明本發明的車載電子系統的工作原理。其中采用4KB的RAM3和96KB的R0M4，低速系統時鐘M使用32KHz的系統副時鐘，高速系統時鐘25使用16MHz的系統主時鐘。當汽車處于低功耗模式時，使用32KHz的系統副時鐘以減少汽車的能耗。供電模塊6給車載電子系統的控制器提供5V的電源，當5V電源由于汽車點火等原因造成電壓驟降時，通過220uF的備用供電電容C82給車載電子系統供電，車載電子系統切換至低功耗模式以減少斷電的能耗同時對車載電子系統的數據進行備份防止斷電時間過長造成的系統復位。同時電源電壓檢測模塊5通過BATT-DET端口檢測蓄電池的電壓，當檢測到蓄電池的電壓異常時，車載電子系統也切換至低功耗模式以減少耗電保護蓄電池。點火信號檢測模塊7通過點火電路檢測汽車是否處于點火狀態，當檢測到汽車處于停火空閑狀態，車載電子系統自動轉換為低功耗模式以減少不必要的能耗。本發明還涉及一種車載電子系統的能耗控制方法，在圖7所示的本發明的車載電子系統的能耗控制方法的第一優選實施例的流程圖中。所述方法開始于步驟700，隨后來到步驟701，檢測低功耗工作模式是否打開，如低功耗工作模式打開則轉到步驟703，將R0M4 中的需要執行的代碼復制到RAM3中，從RAM3中讀并執行車載功能模塊1的代碼，如低功耗工作模式關閉則轉到步驟702，從RAM3或R0M4中讀取并在所述RAM中執行車載功能模塊1 的代碼，步驟702和步驟703之后，整個方法結束語步驟704。采用本車載電子系統的能耗控制方法，由于控制器2執行的代碼和數據存放在存儲器中，而存儲器訪問占系統功耗的一大部分。通常控制器2執行的代碼存儲在R0M4區或可擦寫存儲器(FLASH)，RAM3區作為代碼執行使用的數據緩沖區。因此本發明降低系統能量消耗的最主要的工作在于，盡量做到RAM3區訪問，減少訪問外部存儲器(R0M4區)。當車載電子系統需要進入低功耗工作模式時，將在低功耗工作模式下需要運行的程序代碼拷貝到RAM3區，然后直接跳轉到RAM3區執行相關的代碼；在低功耗工作模式下，禁止讀取外部R0M4區，RAM3區執行代碼程序檢測汽車發動機工作情況及其他用戶功能操作，需要退出低功耗工作模式時，重新跳轉回R0M4 區執行相應的代碼。因此本發明的車載電子系統的能耗控制方法在低功耗模式時只訪問 RAM3，因此實現了車載電子系統超低功耗待機電流，在汽車閑置停放幾個月時間，其待機電流小于15uA，同時可維持汽車蓄電池不受損壞，也不會造成汽車電池電壓低，出現發動機不能點火等異常情況。在圖8所示的本發明的車載電子系統的能耗控制方法的第二優選實施例的流程圖中。所述方法開始于步驟800，隨后來到步驟801，檢測低功耗工作模式是否打開，如低功耗工作模式打開則轉到步驟803，將R0M4中的需要執行的代碼復制到RAM3中，采用低速時鐘工作模式從RAM3中讀并執行車載功能模塊1的代碼，如低功耗工作模式關閉則轉到步驟 802，采用高速時鐘工作模式從RAM3或R0M4中讀取并在所述RAM中執行車載功能模塊1的代碼，步驟802和步驟803之后，整個方法結束語步驟804。當系統進入低功耗模式時，在將低功耗模式下需要運行的程序代碼拷貝到RAM3區的同時系統時鐘由高速時鐘工作模式切換至低速時鐘工作模式以最大限度的降低低功耗模式下的功耗；當系統退出低功耗模式時，系統時鐘由低速時鐘工作模式切換回高速時鐘工作模式以保證車載電子系統的各項功能的正常運行。采用不同的系統時鐘可以更好的減少低功耗工作模式下的能耗。在圖9所示的本發明的車載電子系統的能耗控制方法的第三優選實施例的流程圖中。所述方法開始于步驟900，隨后來到步驟901，檢測蓄電池的電源電壓，如電源電壓異常，則打開低功耗工作模式；如電源電壓正常，則關閉低功耗工作模式；隨后來到步驟902， 檢測低功耗工作模式是否打開，如低功耗工作模式打開則轉到步驟904將R0M4中的需要執行的代碼復制到RAM3中，從RAM3中讀并執行車載功能模塊1的代碼，如低功耗工作模式關閉則轉到步驟903，從RAM3或R0M4中讀取并在所述RAM中執行車載功能模塊1的代碼，步驟903和步驟904之后，整個方法結束語步驟905。當檢測到汽車電源電壓過高或過低的時候，馬上切換到低功耗模式。使得電源電壓異常時可以及時切換至低功耗工作模式，保護蓄電池。在圖10所示的本發明的車載電子系統的能耗控制方法的第四優選實施例的流程圖中。所述方法開始于步驟1000，隨后來到步驟1001，檢測車載電子系統的供電電壓，如供電電壓異常，則打開低功耗工作模式同時啟動備用供電電容；如供電電壓正常，則關閉低功耗工作模式；隨后來到步驟1002，檢測低功耗工作模式是否打開，如低功耗工作模式打開則轉到步驟1004將R0M4中的需要執行的代碼復制到RAM3中，從RAM3中讀并執行車載功能模塊1的代碼，如低功耗工作模式關閉則轉到步驟1003，從RAM3或R0M4中讀取并在所述 RAM中執行車載功能模塊1的代碼，步驟1003和步驟1004之后，整個方法結束語步驟1005。 檢測車載電子系統的供電電壓主要用于抗干擾，當車載電子系統的電源因為發動機點火或汽車啟動影響使電壓跌落到很低時，車載電子系統切換至可以靠220uF的備用供電電容供電維持最少10秒鐘正常工作的低功耗模式并同時將當前數據記錄下來，使車載電子系統不會因為電源跌落干擾而自動復位。如果干擾時間大于10秒鐘，車載電子系統會提示用戶系統電源異常，請求關閉系統或直接關閉系統。下一次啟動系統時，車載電子系統可以根據上次記錄的數據繼續運行而不會自動復位。這樣保證了車載電子系統不會因為短暫的斷電而復位，并通過切換至低功耗工作模式延長車載電子系統的斷電工作時間。在圖11所示的本發明的車載電子系統的能耗控制方法的第五優選實施例的流程圖中。所述方法開始于步驟1100，隨后來到步驟1101，檢測汽車是否處于點火狀態，如汽車沒有處于點火狀態，則打開低功耗工作模式；如汽車處于點火狀態，則關閉低功耗工作模式；隨后來到步驟1102，檢測低功耗工作模式是否打開，如低功耗工作模式打開則轉到步驟1104將R0M4中的需要執行的代碼復制到RAM3中，從RAM3中讀并執行車載功能模塊1 的代碼，如低功耗工作模式關閉則轉到步驟1103，從RAM3或R0M4中讀取并在所述RAM中執行車載功能模塊1的代碼，步驟1103和步驟1104之后，整個方法結束語步驟1105。當汽車鑰匙拔出后，可以立即檢測到并馬上發出汽車處于非點火狀態的信號給點火信號檢測模塊 7,點火信號檢測模塊7接收到該信號后，馬上切換到低功耗模式減少汽車空閑時的能耗。以上所述僅為本發明的實施例，并非因此限制本發明的專利范圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護范圍內。
權利要求
1.一種車載電子系統，其特征在于，包括眷多個用于執行各車載功能的車載功能模塊(1)； 用于控制所述車載功能模塊⑴的控制器⑵；以及眷用于存儲所述車載功能模塊(1)的代碼的RAM(3)以及R0MG)； 所述控制器( 包括-用于從所述RAM(3)讀取并在所述RAM(3)中執行所述代碼的低功耗工作單元Ql)； -用于從所述RAM(3)或所述R0M(4)讀取并在所述RAM(3)中執行所述代碼的正常工作單元(22)；以及-用于切換所述低功耗工作單元或所述正常工作單元02)工作的切換單元 (23)；所述切換單元03)包括當所述低功耗工作單元工作時，將所述R0M(4)中的所述低功耗工作單元需要執行的代碼復制到所述RAM(3)中的復制子單元031)。
2.根據權利要求1所述的車載電子系統，其特征在于，所述控制器(2)還包括 供所述低功耗工作單元使用的低速系統時鐘04)；以及 供所述正常工作單元02)使用的高速系統時鐘05)。
3.根據權利要求1所述的車載電子系統，其特征在于，所述車載電子系統還包括用于檢測蓄電池電壓的電源電壓檢測模塊(5)。
4.根據權利要求1所述的車載電子系統，其特征在于，所述車載電子系統還包括 給所述車載電子系統供電的供電模塊(6)；以及 在所述供電模塊(6)電壓驟降時，同時給所述車載電子系統供電的備用供電電容。
5.根據權利要求1所述的車載電子系統，其特征在于，所述車載電子系統還包括用于檢測汽車是否處于點火狀態的點火信號檢測模塊(7)。
6.一種車載電子系統的能耗控制方法，其特征在于，所述方法包括步驟 Sl檢測低功耗工作模式是否打開；S2如低功耗工作模式沒有打開，則到步驟S3 ；如低功耗工作模式打開，則到步驟S4 ； S3從RAM或ROM中讀取并在所述RAM中執行車載功能模塊的代碼； S4將所述ROM中的需要執行的代碼復制到所述RAM中，從所述RAM中讀取并在所述RAM 中執行所述車載功能模塊的代碼。
7.根據權利要求6所述的車載電子系統的能耗控制方法，其特征在于，所述步驟S3為 采用高速時鐘工作模式從RAM或ROM中讀取并在所述RAM中執行車載功能模塊的代碼；所述步驟S4為將所述ROM中的需要執行的代碼復制到所述RAM中，采用低速時鐘工作模式從所述RAM中讀取并在所述RAM中執行所述車載功能模塊的代碼。
8.根據權利要求6所述的車載電子系統的能耗控制方法，其特征在于，所述步驟Sl之前還包括檢測蓄電池的電源電壓，如所述電源電壓異常，則打開所述低功耗工作模式；如所述電源電壓正常，則關閉所述低功耗工作模式。
9.根據權利要求6所述的車載電子系統的能耗控制方法，其特征在于，所述步驟Sl之前還包括檢測所述車載電子系統的供電電壓，如所述供電電壓異常，則打開所述低功耗工作模式同時啟用備用供電電容；如所述供電電壓正常，則關閉所述低功耗工作模式。
10.根據權利要求6所述的車載電子系統的能耗控制方法，其特征在于，所述步驟Sl之前還包括檢測汽車是否處于點火狀態，如汽車沒有處于點火狀態，則打開所述低功耗工作模式；如汽車處于點火狀態，則關閉所述低功耗工作模式。
全文摘要
本發明涉及一種車載電子系統，包括多個執行各車載功能的車載功能模塊；控制車載功能模塊的控制器以及存儲車載功能模塊的代碼的RAM及ROM；控制器包括從RAM讀取并在RAM中執行代碼的低功耗工作單元；從RAM或ROM讀取并在RAM中執行代碼的正常工作單元及切換低功耗工作單元或正常工作單元工作的切換單元；切換單元包括當低功耗工作單元工作時將ROM中的低功耗工作單元需要執行的代碼復制到RAM中的復制子單元。本發明還涉及一種車載電子系統的能耗控制方法，本發明實現了系統超低功耗待機電流，在汽車閑置時間，其待機電流小于15uA，同時可維持蓄電池不受損壞，也不會造成由于蓄電池電壓低出現發動機不能點火等異常情況。
文檔編號G05B23/02GK102200779SQ20111008197
公開日2011年9月28日 申請日期2011年4月1日 優先權日2011年4月1日
發明者蘇軍 申請人:深圳市眾鴻科技有限公司, 蘇軍