汽车ECU基础知识

1.3 输出处理电路
喷射信号
ON
5V
微 处 0V
OFF
理
器
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输出功 率驱动
信号
+
B
喷射器
功率放大
燃油喷射驱动电路
14V OFF
0V ON 喷射器 电压波形
喷射器电弧 抑制电路
1.4 电源电路
ECU一般带有电池和内置电源电路，以保证微处理 器及其接口电路工作在+5v的电压下。即使在发动机 启动工况等使汽车蓄电池电压有较大波动时，也能 提供+5v的稳定电压，从而保证系统的正常工作。
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1.2 微处理器
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1.3 输出处理电路
微处理器输出的信号往往用作控制电磁阀、 指示灯、步进电机等。
微处理器输出信号功率小，使用+5v的电压， 汽车上执行机构的电源大多数是蓄电池，需要 将微处理器的控制信号通过输出处理电路处理 后再驱动执行机构。
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2.1 汽车电子总体设计流程
进行系统硬件 的总体设计， 确定输入输出 处理方法，估 计所需ROM和 RAM的容量等; 同时还要考虑 到开发时间、 费用、ECU的 结构形式和尺 寸等情况。
2.1 汽车电子总体设计流程
软、硬件设计 平行、交叉进 行。有的功能 既可由硬件实 现，也可由软 件完成。因此， 需要分析比较 两者之间的得 失，才能最后 确定。
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1. 明确设计要求 2. 建立系统需求模型 3. 建立系统结构模型和控制模型 4. 系统结构设计 5. 软件设计 6. 系统调试 7. 反馈设计信息,修改模型 8. 系统测试
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单片机典型结构框图
1.2 微处理器
微处理器首先完成传感器信号的A/D转换、周 期脉冲信号测量和其它有关汽车行驶状态信号 的输入处理，然后计算并控制所需的输出值， 按要求适时地向执行机构发送控制信号。
过去微处理器多数是8位和l 6位的，也有少数 采用32位的。现在多用16位和32位机。
PWM Interrupt SIO
输出端口
是数输S收数P调而对入，e中能r。据ui控制微的作la断力s通。le制。机脉计(RI，。程W信n充调内冲数Ot具ie是序dr电整部进器Mt有f异ha)电脉时行时c对M步e流冲是钟计外oI的/d。信脉数对O部u，串l号冲。微a异端t行的进机i(步oR口数输n占行外A事，能入据空计部M件脉够输比)的冲在出，处宽一。从理度根通线信上使发用送3根数线据完同成时：在地另I线/一O、根端发线口送上、接接收
可靠性原则：能抵御污染物侵蚀破坏；能耐受负荷突变或 过载；能抵御电磁和环境干扰。
低成本原则：良好的性价比。
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2.1 汽车电子总体设计流程
包括所要具有 的功能和配置， 传感器和执行 机构等输入输 出环节，控制 结构和系统控 制电路的操作
步骤。
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1. 明确设计要求 2. 建立系统需求模型 3. 建立系统结构模型和控制模型 4. 系统结构设计 5. 软件设计 6. 系统调试 7. 反馈设计信息,修改模型 8. 系统测试t5V输0V
入
5V
处
0V
理
电
5V
0V
路
5V
0V
输入信号的处理
ON OFF
t
电涌20：20/9微/21秒量级的异常大的电流脉冲
1.2 微处理器
CPU
Clock
特殊功能 I/O 输入端口
Timer/Counter
地址总线
A/D
控制总线 都是计A数na器lo，g-只数Di不据git过总al模在线数定转时换时单元
中央处 理机 CPU
随机存 储器 存R储AM器 ROM
电源
步进电机 驱动电路
电磁阀 驱动电路
指示器 驱动电路
起动器 禁止器
节气门
离合器 变速器 HSA 指示器
起动器 继电器
1.ECU的基本结构与功能
汽车电子控制系统：硬件有电子控制单元 (ECU—Electronic Control Unit)及其接口、 执行机构、传感器等；软件存储在ECU中， 支配电控系统完成数据采集、计算处理、输 出控制、系统监控与自诊断等。
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2.1 汽车电子总体设计流程
整体性原则：考虑机械设计和电子设计、液压、气动设计 的特点，先进性与可靠性结合。
协调性原则：使汽车各子系统满足整车控制水平，并对各 自不同的系统进行优化设计的约束。
适应性原则：对汽车行驶的各种条件和工况能有好的适应 能力，承受各种干扰；能主动适应条件的变 化。
数字信号需要通过电平转换，得到计算机接受的信号。 对超过电源电压、电压在正负之间变化、带有较高的 振荡或噪声、带有波动电压等输入信号，输入电路也 对其进行转换处理。
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输入 电压 突变
正负 交替 电压
噪声 信号
电涌 电压
+12V 0V + 0V _
5V 0V
0V -46V
ON OFF
ECU的基本体系结构
输入处理电路
输出处理电路
微处理器
电源电路
车速传感器 发动机转速传感器 输入轴转速传感器
加速器踏板传感器 离合器位置传感器
水温传感器
档位 选择器杆 节气门开关 加速器踏板开关 空调开关 制动开关巡航开关 2020/照9/21明开关
脉冲输 入电路
模拟输 入电路
接 盘 输 入 电 路
多 路 转 换 器
2.1 汽车电子总体设计流程
在进行系统设 计时，首先根 据需要完成系 统结构的综合 描述，建立详 细的系统需求 模型。
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1. 明确设计要求 2. 建立系统需求模型 3. 建立系统结构模型和控制模型 4. 系统结构设计 5. 软件设计 6. 系统调试 7. 反馈设计信息,修改模型 8. 系统测试
大部分ECU的电路结构大同小异，控制功能 的变化则依赖于软件及输入输出模块的变化， 随控制系统所完成任务的不同而不同。
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1.1 输入处理电路
ECU的输入信号主要有三种形式，模拟信号、数字信 号(包括开关信号)、脉冲信号。
模拟信号通过A/D转换为数字信号提供给微处理器。 控制系统要求模数信号转换具有较高的分辨率和精度 (>10位)。为了保证测控系统的实时性，采样间隔一般 要求小于4ms。
汽车电子控制核心-ECU
1、ECU的基本结构与功能 2、汽车电子系统设计 3、 ECU的检测与评估
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1.ECU的基本结构与功能
输入 模拟信号 数字信号 电源
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ECU
A/D
微
输
处
出
输入
理 器
处 理
处理
电源电路 ECU基本组成
输出 电磁阀 电机 指示灯
1.ECU的基本结构与功能