汽车控制器硬件系统分析方法

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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。

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。

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。

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。

来源： 商用车诊断仪

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