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标题: 解析汽车大脑--ECU工作原理及架构演变 [打印本页]

作者: xiaodou1204 时间: 2016-3-2 14:33
标题: 解析汽车大脑--ECU工作原理及架构演变
本帖最后由 xiaodou1204 于 2016-3-2 14:34 编辑

解析汽车大脑--ECU工作原理及架构演变

　　何为ECU？即Engine Control Unit“发动机控制单元”。ECU和普通的单片机一样，由微处理器、存储器、输入/输出接口、模数转换器以及整形、驱动等集成电路组成。ECU的作用是通过各种传感器来计算车辆的行驶状况，从而对发动机的点火、空燃比、怠速、废气再循环等多项参数进行控制。工作温度在-40～80度，还能承受较大的振动，因此ECU损坏的概率非常小。此外，ECU还有故障自诊断和保护功能，当系统产生故障时，它还能在存储器中自动记录故障代码并采用保护措施从上述的固有程序中读取替代程序还维持发动机的运转。

解析汽车大脑--ECU工作原理及架构演变（图1）

　　工作原理：输入电路接受传感器和其它装置输入的信号，对信号进行过滤处理和放大，然后转换成一定伏特的输入电平；从传感器送到ECU输入电路的信号既有模拟信号也有数字信号，输入电路中的模／数转换器可以将模拟信号转换为数字信号，然后传递给微机；微机将上述已经预处理过的信号进行运算处理，并将处理数据送至输出电路；输出电路将数字信息的功率放大，有些还要还原为模拟信号，使其驱动被控的调节伺服元件工作。Delphi的双核MCU+外部monitor的架构。如下图所示：

解析汽车大脑--ECU工作原理及架构演变（图2）

从历史上来看，安全系统的ECU架构是从，3MCU=》2MCU=》1多核MCU+外部monitor。

解析汽车大脑--ECU工作原理及架构演变（图3）

　　双MCU，或者说是MCU+外部ASICMCU的架构，硬件上如下所示：

　　1）主MCU和监控MCU都读取相应的传感器信号。

　　2）监控MCU可以控制驱动桥。

　　3）主MCU和监控MCU都具备单独的Hardware watchdog。

解析汽车大脑--ECU工作原理及架构演变（图4）

　　软件上：

　　1）主MCU和监控MCU采用Hearbeat监控MCU工作状态。

　　2）采用Data Mirroring的方式进行运行状况监测。

解析汽车大脑--ECU工作原理及架构演变（图5）

　　由于同构双核锁步（LSM），两内核以锁步模式运行，运行相同的指令，对两个内核的执行结果进行比较。如果两个通道的输出中发现任何不一致的地方，那么将由硬件标识为故障，进入安全模式。

解析汽车大脑--ECU工作原理及架构演变（图6）

解析汽车大脑--ECU工作原理及架构演变（图7）

　　同时，有一则很有趣的Watchdog和MCU双向检测的设计，确实是很好玩的设计。

解析汽车大脑--ECU工作原理及架构演变（图8）

　　目前在一些中高级轿车上，不但发动机上应用ECU，在其它许多地方都可发现ECU的踪影，如ABS系统、四轮驱动系统、电控自动变速器、主动悬架系统、安全气囊系统、多向可调电控座椅等都配置有各自的ECU。同时，随着半导体技术发展，使得硬件自检自查带来的MCU完整性问题，可以解放很多的MCU软件资源，当然了，高安全的要求，使得大家的选择越来越有限，马太效应也越来越明显。

作者: バ幸福De右岸 时间: 2016-3-3 09:33
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