汽車控制器的硬件學習指南

文章介紹了汽車控制器的硬件內容，其詳盡程度對于非軟硬件開發人員來說基本夠用。當你看到下面一個控制器實物，至少知道有點感覺，會認識其中的一些電子器件，他們用來做什么。

1. 輸入相關

控制器要實現產品功能，需要一些輸入，即通過傳感器和通訊總線獲取。

對于外部傳感器，需要給傳感器提供供電，接地和信號線，通過接插件引腳與傳感器連接。然后，對于傳感器輸入的原始信號，在硬件電路層面，需要進行處理，包括濾波，保護，轉換和抗電磁干擾等措施。最后，經硬件電路處理好的傳感器信號輸入到微控制器。這里，電源管理模塊根據不同器件的供電要求提供相應的電壓。

對于通訊，以CAN通訊為例，需要通過接插件接入CAN_H, CAN_L兩根總線。然后，對于兩根總線的原始信號做硬件電路層面的處理，包括保護和抗電磁干擾等措施。再輸入到CAN收發器將兩根總線的差分電壓轉換成邏輯電平，輸入給微控制器里的CAN控制器。同樣地，電源管理模塊根據不同器件的供電要求提供相應的電壓。

2. 輸出相關

當控制器獲得相應的輸入，基于產品自身功能和特性，通過軟件算法和邏輯來獲得控制指令，這些指令最終會通過驅動器件以電流或電壓形式作用到執行器件。

比如執行器為BLDC電機，微控制器輸出控制信號給Gate驅動器，Gate驅動器轉換后輸出六路電壓信號給逆變器，再由逆變器輸出三路電壓U/V/W經接插件輸出給BLDC電機。

比如執行器為電磁閥，若采用高邊驅動和底邊驅動方案，一方面微控制器輸出控制器信號給高邊驅動，高邊驅動經接插件輸入調控后的電壓/電流給電磁閥；另一方面微控制器輸出控制開關信號給低邊驅動，低邊驅動以決定電磁閥是否通路或短路。同樣地，電源管理模塊根據不同器件的供電要求提供相應的電壓。

3 其他

以上這兩塊內容輸入和輸出相關的電子器件和電路，再加上微控制器，這三塊就是汽車控制器的核心部分，當然硬件電路設計還有其他因素要考慮，比如電磁干擾，電路檢測，甚至其他一些客戶的額外需求。因此，汽車控制器還需要通過硬件電路或電子器件實現一些其他的功能。

3.1 檢測功能

汽車控制器上會額外設計一些硬件電路，將電信號（電壓/電流）輸入給微控制器，從而微控制器可以通過該電信號判斷是否電路存在異常，比如下圖所示的傳感器1，通過硬件處理電路輸入給微控制器的信號無法判斷所有的硬件故障，這時就需要增加額外的電路，以保證所有的硬件故障能被覆蓋，故將這部分額外的電路成為診斷電路，檢測硬件電路的狀態。

3.2 存儲功能

汽車控制器經?？赡軙龅轿⒖刂破鞔鎯臻g不夠問題，一方面可能會通過升級微控制器來解決，另一方面，當微控制器已經足夠強大的情況下，仍不能滿足存儲需求，這時就需要增加額外的存儲空間，常見于OTA功能所導致的存儲空間急劇增加。

3.3 抗電磁干擾功能

由于電路板集成度和信號頻率隨著電子技術的發展越來越高，不可避免的要帶來電磁干擾，所以在汽車控制器硬件設計需要抗電磁干擾，使電路板的電磁干擾控制在一定的范圍內，達到設計要求和標準，提高電路的整體性能。一方面需要考慮電子器件在PCB上如何布局等因素，另一方面可能需要增加一些電子元器件等措施。

3.4 測試功能

在PCB需要能夠對電路直接進行檢測，因此設計時需要布置一些觸點，方便用歐萬用表等測試設備直接進行測試。

綜上，就針對一個汽車控制器的實物，回顧了上面的電子器件都有哪些，用來做什么。當然如果還想了解更多內容，需要靠自己去深耕。

審核編輯：湯梓紅