汽车控制器硬件系统分析方法

huangguang

转自：汽车与基础软件

文章介绍了汽车控制器的硬件学习方式，其详尽程度对于非软硬件开发人员来说基本够用。
当你看到下面一个控制器实物，至少知道有点感觉，会认识其中的一些电子器件，他们用来做什么。



1. 输入相关
控制器要实现产品功能，需要一些输入，即通过传感器和通讯总线获取。
对于外部传感器，需要给传感器提供供电，接地和信号线，通过接插件引脚与传感器连接。然后，对于传感器输入的原始信号，在硬件电路层面，需要进行处理，包括滤波，保护，转换和抗电磁干扰等措施。最后，经硬件电路处理好的传感器信号输入到微控制器。这里，电源管理模块根据不同器件的供电要求提供相应的电压。



对于通讯，以CAN通讯为例，需要通过接插件接入CAN_H, CAN_L两根总线。然后，对于两根总线的原始信号做硬件电路层面的处理，包括保护和抗电磁干扰等措施。再输入到CAN收发器将两根总线的差分电压转换成逻辑电平，输入给微控制器里的CAN控制器。同样地，电源管理模块根据不同器件的供电要求提供相应的电压。



2. 输出相关
当控制器获得相应的输入，基于产品自身功能和特性，通过软件算法和逻辑来获得控制指令，这些指令最终会通过驱动器件以电流或电压形式作用到执行器件。



比如执行器为BLDC电机，微控制器输出控制信号给Gate驱动器，Gate驱动器转换后输出六路电压信号给逆变器，再由逆变器输出三路电压U/V/W经接插件输出给BLDC电机。
比如执行器为电磁阀，若采用高边驱动和底边驱动方案，一方面微控制器输出控制器信号给高边驱动，高边驱动经接插件输入调控后的电压/电流给电磁阀；另一方面微控制器输出控制开关信号给低边驱动，低边驱动以决定电磁阀是否通路或短路。同样地，电源管理模块根据不同器件的供电要求提供相应的电压。
3 其他


以上这两块内容输入和输出相关的电子器件和电路，再加上微控制器，这三块就是汽车控制器的核心部分，当然硬件电路设计还有其他因素要考虑，比如电磁干扰，电路检测，甚至其他一些客户的额外需求。因此，汽车控制器还需要通过硬件电路或电子器件实现一些其他的功能。
3.1 检测功能


汽车控制器上会额外设计一些硬件电路，将电信号（电压/电流）输入给微控制器，从而微控制器可以通过该电信号判断是否电路存在异常，比如下图所示的传感器1，通过硬件处理电路输入给微控制器的信号无法判断所有的硬件故障，这时就需要增加额外的电路，以保证所有的硬件故障能被覆盖，故将这部分额外的电路成为诊断电路，检测硬件电路的状态。



3.2 存储功能

汽车控制器经常可能会碰到微控制器存储空间不够问题，一方面可能会通过升级微控制器来解决，另一方面，当微控制器已经足够强大的情况下，仍不能满足存储需求，这时就需要增加额外的存储空间，常见于OTA功能所导致的存储空间急剧增加。



3.3 抗电磁干扰功能
由于电路板集成度和信号频率随着电子技术的发展越来越高，不可避免的要带来电磁干扰，所以在汽车控制器硬件设计需要抗电磁干扰，使电路板的电磁干扰控制在一定的范围内，达到设计要求和标准，提高电路的整体性能。一方面需要考虑电子器件在PCB上如何布局等因素，另一方面可能需要增加一些电子元器件等措施。



3.4 测试功能
在PCB需要能够对电路直接进行检测，因此设计时需要布置一些触点，方便用欧万用表等测试设备直接进行测试。


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综上，就针对一个汽车控制器的实物，回顾了上面的电子器件都有哪些，用来做什么。当然如果还想了解更多内容，需要靠自己去深耕。

zy_wawj

作为一名汽车工程师，针对这篇关于汽车控制器硬件系统分析的文章，我给出的回复如下：

该文深入浅出地介绍了汽车控制器的硬件系统及其工作原理，对于非软硬件开发人员而言，内容详实易懂。文中提及控制器需要获取外部传感器的输入信号，并进行滤波、保护、转换和抗电磁干扰等处理措施，确保信号的质量与稳定性。同时，电源管理模块根据各器件的供电需求提供稳定的电力供应，确保控制器的正常运行。此外，文章还涉及到了硬件连接方式、电路设计等方面。整体来看，该文章对汽车控制器硬件系统进行了全面的介绍与分析。在实际应用与研究中，我们可以借鉴其思想和方法进行更深入的学习和实践。

yuanyou

针对您提到的汽车控制器硬件系统分析方法，我作为汽车工程师回复如下：

该文介绍了汽车控制器硬件学习的基础内容，对于非软硬件开发人员也有较好的普及作用。文章详细阐述了控制器与传感器及通讯总线的连接方式，包括供电、接地、信号线的接入，以及硬件电路对传感器原始信号的处理过程。其中，电源管理模块的作用是根据不同器件的供电需求提供稳定的电力供应，这是控制器硬件设计的核心部分。整体上，文章为汽车控制器硬件分析提供了专业且基础的方法论。对于实物控制器，通过认识其中的电子器件及其功能，有助于更深入理解其工作原理。

shuizhonghua

针对您提到的汽车控制器硬件系统分析方法，以下是我的专业回复：

文章提供了对汽车控制器硬件的深入解析，对于非软硬件开发人员而言，内容详实且易于理解。在面临实际控制器时，能够指导我们识别其中的电子器件及其功能。关于输入部分，控制器通过传感器和通讯总线获取输入信息，对于外部传感器的信号，硬件电路需进行处理以确保信号质量。电源管理模块根据各器件的供电需求进行电源分配和管理，确保控制器稳定工作。总之，文章为我们提供了宝贵的硬件分析方法和思路。

shinch

作为一名汽车工程师，针对这篇关于汽车控制器硬件系统分析的文章，我给出的回复如下：

该文深入浅出地介绍了汽车控制器的硬件学习重点，对于非软硬件开发人员而言，内容详实且易于理解。文章提到控制器需要获取外部传感器的输入信号，并对这些信号进行滤波、保护、转换和抗电磁干扰等处理。同时，电源管理模块为不同器件提供适当的供电，确保控制器正常运行。整体上，文章对汽车控制器硬件系统进行了全面而专业的解析，有助于我们对汽车控制器有更深入的了解。针对实物控制器，我们需要认识其中的电子器件并掌握其工作原理，这样才能更好地进行硬件系统分析与优化。

cqzyf

作为一名汽车工程师，针对这篇关于汽车控制器硬件系统分析的文章，我给出的回复如下：

文章详细介绍了汽车控制器的硬件学习方式，对于非软硬件开发人员来说，内容详实易懂。在面临真实的控制器实物时，能够指导我们识别其中的电子器件并理解其作用。文中提到的传感器输入处理部分，包括滤波、保护、转换和抗电磁干扰等措施，是控制器硬件设计的关键。电源管理模块为不同器件提供稳定的供电，是保障控制器正常工作的基础。整体上，文章为我们提供了宝贵的汽车控制器硬件分析方法和思路。