汽車控制器的硬件學(xué)習(xí)指南

文章介紹了汽車控制器的硬件內(nèi)容，其詳盡程度對于非軟硬件開發(fā)人員來說基本夠用。當(dāng)你看到下面一個控制器實(shí)物，至少知道有點(diǎn)感覺，會認(rèn)識其中的一些電子器件，他們用來做什么。

1. 輸入相關(guān)

控制器要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能，需要一些輸入，即通過傳感器和通訊總線獲取。

對于外部傳感器，需要給傳感器提供供電，接地和信號線，通過接插件引腳與傳感器連接。然后，對于傳感器輸入的原始信號，在硬件電路層面，需要進(jìn)行處理，包括濾波，保護(hù)，轉(zhuǎn)換和抗電磁干擾等措施。最后，經(jīng)硬件電路處理好的傳感器信號輸入到微控制器。這里，電源管理模塊根據(jù)不同器件的供電要求提供相應(yīng)的電壓。

對于通訊，以CAN通訊為例，需要通過接插件接入CAN_H, CAN_L兩根總線。然后，對于兩根總線的原始信號做硬件電路層面的處理，包括保護(hù)和抗電磁干擾等措施。再輸入到CAN收發(fā)器將兩根總線的差分電壓轉(zhuǎn)換成邏輯電平，輸入給微控制器里的CAN控制器。同樣地，電源管理模塊根據(jù)不同器件的供電要求提供相應(yīng)的電壓。

2. 輸出相關(guān)

當(dāng)控制器獲得相應(yīng)的輸入，基于產(chǎn)品自身功能和特性，通過軟件算法和邏輯來獲得控制指令，這些指令最終會通過驅(qū)動器件以電流或電壓形式作用到執(zhí)行器件。

比如執(zhí)行器為BLDC電機(jī)，微控制器輸出控制信號給Gate驅(qū)動器，Gate驅(qū)動器轉(zhuǎn)換后輸出六路電壓信號給逆變器，再由逆變器輸出三路電壓U/V/W經(jīng)接插件輸出給BLDC電機(jī)。

比如執(zhí)行器為電磁閥，若采用高邊驅(qū)動和底邊驅(qū)動方案，一方面微控制器輸出控制器信號給高邊驅(qū)動，高邊驅(qū)動經(jīng)接插件輸入調(diào)控后的電壓/電流給電磁閥；另一方面微控制器輸出控制開關(guān)信號給低邊驅(qū)動，低邊驅(qū)動以決定電磁閥是否通路或短路。同樣地，電源管理模塊根據(jù)不同器件的供電要求提供相應(yīng)的電壓。

3 其他

以上這兩塊內(nèi)容輸入和輸出相關(guān)的電子器件和電路，再加上微控制器，這三塊就是汽車控制器的核心部分，當(dāng)然硬件電路設(shè)計還有其他因素要考慮，比如電磁干擾，電路檢測，甚至其他一些客戶的額外需求。因此，汽車控制器還需要通過硬件電路或電子器件實(shí)現(xiàn)一些其他的功能。

3.1 檢測功能

汽車控制器上會額外設(shè)計一些硬件電路，將電信號（電壓/電流）輸入給微控制器，從而微控制器可以通過該電信號判斷是否電路存在異常，比如下圖所示的傳感器1，通過硬件處理電路輸入給微控制器的信號無法判斷所有的硬件故障，這時就需要增加額外的電路，以保證所有的硬件故障能被覆蓋，故將這部分額外的電路成為診斷電路，檢測硬件電路的狀態(tài)。

3.2 存儲功能

汽車控制器經(jīng)常可能會碰到微控制器存儲空間不夠問題，一方面可能會通過升級微控制器來解決，另一方面，當(dāng)微控制器已經(jīng)足夠強(qiáng)大的情況下，仍不能滿足存儲需求，這時就需要增加額外的存儲空間，常見于OTA功能所導(dǎo)致的存儲空間急劇增加。

3.3 抗電磁干擾功能

由于電路板集成度和信號頻率隨著電子技術(shù)的發(fā)展越來越高，不可避免的要帶來電磁干擾，所以在汽車控制器硬件設(shè)計需要抗電磁干擾，使電路板的電磁干擾控制在一定的范圍內(nèi)，達(dá)到設(shè)計要求和標(biāo)準(zhǔn)，提高電路的整體性能。一方面需要考慮電子器件在PCB上如何布局等因素，另一方面可能需要增加一些電子元器件等措施。

3.4 測試功能

在PCB需要能夠?qū)﹄娐分苯舆M(jìn)行檢測，因此設(shè)計時需要布置一些觸點(diǎn)，方便用歐萬用表等測試設(shè)備直接進(jìn)行測試。

綜上，就針對一個汽車控制器的實(shí)物，回顧了上面的電子器件都有哪些，用來做什么。當(dāng)然如果還想了解更多內(nèi)容，需要靠自己去深耕。

審核編輯：湯梓紅