5分鐘了解ECU的軟硬件架構(gòu)

一、什么是ECU?

ECU 代表電子控制單元，它是一種嵌入式系統(tǒng)，用于控制汽車中的一個電氣系統(tǒng)。單車可以有多個ECU，包括發(fā)動機控制模塊、變速箱控制模塊、動力總成控制模塊、制動控制模塊、防抱死制動系統(tǒng)、車身控制模塊、懸架控制模塊、電池管理系統(tǒng)和與車輛中的特定子系統(tǒng)相關(guān)的其他ECU等。

二、ECU的軟硬件架構(gòu)

如下圖所示，這些ECU中的每一個ECU由以下組件組成：

微控制器 - 微控制器構(gòu)成 ECU 的基礎(chǔ)。微控制器接收所有輸入，并使用提供的軟件例程進行邏輯處理以提供所需的輸出。這些微控制器讀取或?qū)懭?SRAM、FLASH RAM 或 EEPROM 存儲器。存儲器用于存儲不同的軟件組件，無論是引導加載程序還是實際固件以及處理不同任務(wù)所需的其他軟件參數(shù)。

輸入 - 我們可以將 ECU 的輸入定義為兩類 1）電源 - 為 ECU 提供輸入電壓和電流，以啟動并保證軟件正常運行 2）模擬量輸入和數(shù)字量輸入 - 這些是 ECU 最關(guān)鍵的組件之一，其輸入的值是影響子系統(tǒng)功能的關(guān)鍵因素。

輸出 - 根據(jù)輸入數(shù)據(jù)進行處理后產(chǎn)生輸出，輸出可能驅(qū)動以下器件，如用于執(zhí)行器驅(qū)動器（繼電器、噴射器、閥門），或用于伺服電機的 H 橋驅(qū)動器，或邏輯輸出。

通信鏈路 - 傳感器和 ECU 的位置可能位于不同的位置，從而需要在這兩者之間建立通信鏈路。有時一輛車可能包含超過 80 個 ECU，而某些 ECU 的輸出依賴于其他的 ECU所產(chǎn)生的輸入。因此，需要 ECU 內(nèi)部和ECU 之間的通信。因此，在一個ECU中建立了CAN總線協(xié)議、LIN協(xié)議、Flexray等不同通信協(xié)議的通信鏈路。

軟件 - 這是最重要的組件，包括啟動控制器所需的引導加載程序、不同的配置參數(shù)以及處理不同輸入和提供準確輸出所需的決策邏輯。

三、實例：發(fā)動機控制單元

為了理解上述概念，讓我們以發(fā)動機控制單元為例。該 ECU 負責控制發(fā)動機中的空燃比、怠速、火花放電等，以實現(xiàn)高效的發(fā)動機性能。這些控制取決于 ECU 的各種輸入，包括發(fā)動機轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門位置、冷卻液溫度、空氣溫度等，這些輸入量由它們各自的傳感器檢測到。這些輸入可以是模擬或數(shù)字量。

為了將這些傳感器的輸入值傳輸?shù)街魑⒖刂破鲉卧?，我們必須在它們之間建立通信鏈路。我們可以選擇通信協(xié)議中的一個或多個，如 CAN 總線系統(tǒng)、LIN 協(xié)議、Flexray 等。最后，在該微控制器上運行的軟件組件讀取這些輸入進行運算并提供決策輸出。

例如，假設(shè)油門被猛踩了一下，這告訴 ECU 將更多的燃料和空氣泵入發(fā)動機室。現(xiàn)在如何讓更多的空氣或燃料進入？這就是發(fā)動機控制單元ECU的決策輸出。ECU 向噴油器發(fā)送信號以控制它們打開或關(guān)閉的程度，從而為發(fā)動機提供正確的燃油量。

審核編輯：湯梓紅