浅谈TC10休眠唤醒规范

TC10休眠唤醒规范（OPEN Sleep/Wake-up Specification V2.1）是针对车载以太网100BASE-T1，是对IEEE 802.3bw的补充和完善。TC10休眠唤醒规范主要规范了车载以太网物理层（PHY）的休眠唤醒，包括新的服务原语的定义、PHY电源模式的定义、电源模式跳转条件定义以及时间参数定义等内容。其与车载以太网应用层的休眠唤醒UDPNM结合使用，才能真正实现车辆基于以太网的休眠唤醒策略/方法。

TC10休眠唤醒规范的学习和理解，对车载以太网休眠唤醒策略及技术方案的开发有一定的指导意义。本文接下来将用4部分对TC10进行介绍。

新服务原语

TC10引入并介绍三个新的服务原语，用于辅助完成PHY的休眠唤醒。

Service Primitives	Description
LPS	Low Power Sleep，睡眠请求，是请求转换到睡眠的节点/网关所发送，最少64 bits
WUR	Wake-Up Request，唤醒请求，是节点/网关PHY发送，用于分发唤醒请求，最少64 bits，同时要求唤醒网络的最大跳数是4
WUP	Wake-Up Pulse，唤醒请求，是节点/网关PHY发送，用于分发唤醒请求，持续时间1ms（±0.3ms），在双绞线上的活动被partner PHY作为远程唤醒

表中WUR和WUP的发送方相同、且都是唤醒请求，有什么区别呢？

这里要简单说明下两者的区别：WUR是link up链路上主动唤醒节点/网关所发；而WUP是training模式下的节点/link down链路上的网关所发。

结合TJA 1101资料里唤醒转发的示意图来阐述更容易理解。下图中PHY 1和PHY 2 均处于NORMAL状态，即link up状态，网关内的PHY 3、PHY 5和节点的PHY 4、PHY 6均处于sleep状态。在图示的唤醒转发过程中，PHY 1所在的节点想唤醒PHY 4和PHY 6所在的节点，以便完成某项功能的实现。首先PHY 1请求唤醒，因为PHY 1和PHY 2处于link up状态，因此发送的唤醒信号是WUR；网关转发唤醒信号时，由于相应的链路（PHY 3和PHY 4、PHY5和PHY 6）处于sleep状态，因此发送的唤醒信号是WUP。

图1 唤醒转发示意图（Source：TJA 1101 ApplicationHints）

PHY电源模式

参照TC10并结合图2，先对PHY电源模式进行简要介绍：

PHY Power Mode	Description
NORMAL	正常数据传输状态，正常收发数据
SLEEP_ACK	睡眠确认状态，PHY收到对端睡眠指令（LPS）时进入
SLEEP_REQUEST	睡眠请求状态，PHY本身请求睡眠或者PHY接收对端睡眠指令（LPS）一定时间后进入
SLEEP_SILENT	睡眠静默状态，能量检测电路保持非使能以阻止虚假的唤醒毛刺，阻止通过LPS命令的相互唤醒
SLEEP_FAIL	睡眠失败状态，睡眠被终止，PHY将回到NORMAL状态
SLEEP	睡眠状态，PHY部分功能断电，等待唤醒脉冲或者软件唤醒

PHY电源模式主要定义了休眠唤醒过程中的各种状态，结合状态跳转的各种判定条件（定时器溢出、变量/参数值变化），完成PHY休眠唤醒的控制。

PHY电源模式跳转

图 2 PHY电源模式及跳转示意图（Source：OPEN Sleep/Wake-up Specification V2.1）

结合图2来查看下PHY各电源模式之间的跳转关系。假设起始时，链路上的2个PHY（PHY A和PHY B）均处于NORMAL模式。图中的定时器、变量/参数变化将用文字描述，以便于理解。

处于NORMAL模式的PHY A请求睡眠，进入SLEEP_REQUEST模式，发送LPS指令给PHY B，并启动睡眠请求定时器（sleep_req_timer）；
处于NORMAL模式的PHY B接收到PHY A发送的LPS指令，进入SLEEP_ACK模式，并启动睡眠确认定时器（sleep_ack_timer）；
如果PHY B由于传入信息而终止睡眠，PHY B回到NORMAL模式；
如果PHY B没有拒绝睡眠（即没有信息传入），则将同样进入SLEEP_REQUEST模式，并发出LPS指令；
PHY B由于先收到LPS，且已发送LPS指令，PHY B将直接进入SLEEP_SILENT模式；PHY A在接收到PHY B发送的LPS指令后，也同样进入SLEEP_SILENT模式；
如果PHY A在定时器sleep_req_timer溢出时仍未收到PHY B发送的LPS指令，将进入SLEEP_FAIL模式，继而回到NORMAL模式；
在SLEEP_SILENT模式，若在sleep_req_timer溢出时，收到非zero符号（loc_act_detect = True），则PHY A/B进入SLEEP_FAIL模式，继而回到NORMAL模式；
在SLEEP_SILENT模式，若在sleep_req_timer溢出前，收到连续的zero符号（loc_act_detect = False），则PHY A/B进入SLEEP模式。
处于SLEEP模式下的PHY A/B当接收到本地唤醒或者远程唤醒信号/指令后，进入NORMAL模式，开始正常通信。

不同芯片供应商对TC10的支持不一样，各PHY芯片对TC10电源模式及跳转条件也都有各自的修订，在实际应用中，建议查询相应芯片的datasheet。

定时器参数

PHY电源模式状态跳转涉及的定时器参数，ECU开发过程中需要考虑这些时间参数。本表中未列出唤醒传输时间参数和唤醒转发传输时间参数，有需求者可以查阅TC10。

Timer	Description	Recommendation
sleep_ack_timer	SLEEP_ACK状态持续时间	8 ms
sleep_req_timer	SLEEP_REQUEST和SLEEP_SILENT状态持续时间	16 ms

本文仅对TC10休眠唤醒规范做简要解析，深入的研究既需要对规范理解，也需要结合实际项目来实现。同时本文讲解的主要是针对100BASE-T1版本的TC10，目前1000BASE-T1的TC10规范draft版本也已经开始讨论，大家还有什么疑问欢迎下方留言哦~