汽车ECU的软硬件架构及工作原理详解

汽车ECU的软硬件架构及工作原理详解

汽车电子控制单元（ECU）是现代汽车的核心组成部分，负责控制和协调车辆的各种电气系统。从发动机控制到安全气囊展开，从自动紧急制动到门锁控制，ECU通过接收传感器输入、处理数据并控制执行器来实现各种功能。本文将详细介绍ECU的软硬件架构及工作原理，帮助读者深入了解这一关键汽车电子组件。

ECU介绍

ECU是一种嵌入式系统，它可以控制汽车上一个或多个电气系统。现代车辆有许多 ECU，这些可能包括以下部分或全部：

• 发动机控制模块 (ECM)
• 动力总成控制模块 (PCM)
• 变速器控制模块 (TCM)
• 制动控制模块（BCM 或 EBCM）
• 中央控制模块 (CCM)
• 中央正时模块(CTM)
• 通用电子模块(GEM)
• 车身控制模块(BCM)
• 悬架控制模块(SCM)

每个 ECU 通常包含一个专用芯片，该芯片运行自己的软件或固件，并且需要电源和数据连接才能运行。ECU使用闭环控制。通过更新软件或者更换芯片可以对ECU进行重编程。

ECU 根据其功能接收来自车辆不同部分的输入。例如，当乘客按下车门或无线钥匙扣上的门锁/解锁按钮时，门锁 ECU 将接收输入。安全气囊 ECU 将接收来自碰撞传感器和检测某人何时坐在特定座位上的传感器的输入。自动紧急制动 ECU 会接收来自前向雷达的输入，这些雷达会检测车辆何时过快接近障碍物。

然后，ECU 将与执行器通信以根据输入执行操作。门锁 ECU 将激活一个执行器来锁定或解锁相应的门。安全气囊 ECU 会根据乘客的位置选择展开哪些安全气囊，然后指示执行器展开它们。自动紧急制动 ECU 会接合制动器以防止碰撞。

ECU组件

ECU的主要组件包括：

1. 微控制器（核心组件）
2. 存储器（如SRAM，EEPROM，Flash，用于存储不同的软件组件）
3. 输入（电源，数字输入，模拟输入）
4. 输出（执行器，驱动器，H桥驱动，伺服电机，逻辑输出）
5. 通信链路（CAN，LIN）
6. 嵌入式软件（引导装载程序，ECU 和软件识别、版本管理、校验和的元数据，功能性软件例程，配置数据）

ECU软件

ECU软件分为应用层软件和底层软件。通过RTE（Runtime Environment）将它们连接起来。

ECU硬件

ECU硬件可以简化为：CPU+存储设备+驱动芯片+接口单元

ECU原理

ECU的工作原理如下：

1. 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；
2. 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；
3. 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；
4. 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。

参考链接

1. https://en.wikipedia.org/wiki/Electronic_control_unit
2. https://www.aptiv.com/en/insights/article/what-is-an-electronic-control-unit
3. https://blog.csdn.net/huihuige092/article/details/126003176
4. https://zhuanlan.zhihu.com/p/415416716
5. https://zhuanlan.zhihu.com/p/419139177
6. https://zhuanlan.zhihu.com/p/415243657
7. https://www.nxpic.org.cn/article/id-ECU