相关技术---汽车电子简介
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汽车电子---技术目标
提高汽车动力性、经济性和安全性并改善汽车行驶的 稳定性和舒适性。
汽车电子---发展方向
➢“绿色、环保、通讯是汽车电子的未来” ➢“用户的态度、市场和外部条件将影响汽车电子的发展”
汽车电子---控制系统特点
汽车电子控制系统作为汽车中涉及安全、节能环保等关键系 统，已成为目前世界各汽车强国竞相研发的热点。与消费电子和军 用电子比较，汽车电子显示出了它的独特性。可以概括为如下几个 特点：
汽车电子---ECU软件框架
在HAL和PAL质检的硬件联系时单片机各个引脚和ECU各个硬 件模块之间的电气接口关系，软件联系为BIOS的分配和设置，对应 数据为信号处理电路参数；
CAL和HAL之间的硬件联系时ECU对外的输入输出引脚定义； 软件联系时电路的转换和处理逻辑关系，对应的数据为传感器的 MAP图；
汽车电子---ECU硬件框架
内部框架可分为5大部分： 1 –传感器接口电路； 2-单片机及其外围电路； 3-驱动执行器的功率放大器； 4-对外通信电路如CAN总线； 5-电路供电的电源部分。
汽车电子---ECU硬件框架
• D-MCU结构：双单片机的结构。 在设计电子控制系统是，尤其是设计数字核心部分，为了保
汽车电子---ECU硬件框架
总结：由于汽车电子和半导体工业的发展，汽车级得各种专 用芯片越来越多，导致汽车电子和控制系统的硬件设计越来越标准 化和规范化，即硬件的可靠性越来越多的在器件的设计层面得到解 决。
相应的汽车电子控制系统软件的重要性得到提升。由于MCU 的硬件更加直观，其中的器件和PCB板工艺更加容易扩散和仿制。
汽车电子---控制系统特点
特点3：必须具有高度的灵活性和可靠性。 为了能够符合越来越严格的各种法规、标准等强制性标准和 各种不同需求，必须要求汽车电子控制系统有足够高的灵活性 (flexibility)和可靠性(reliability)以适应不同产品的定位要求、多变 的外部环境。 同时为了保证车辆安全，对电子控制系统也提出了诊断、容 错和失效安全等要求。
汽车电子---产品基本特点
➢军用电子产品的品质 ➢消费电子产品的价格
汽车电子---产品基本特点
• 汽车电子控制系统基本组成单位是ECU(electronic control unit)电子 控制单元,它通过网络连接成一个汽车电子控制系统。
• 目前汽车电子控制系统在一辆车上形成一个网络化的分布式控制 系统。
➢1976年，通用汽车公司在世界范上第一次使用微处理器 在汽车上，加上大规模、超大规模集成电路技术的快速 的发展，从此极大的改变了汽车的性能。
➢进入21世纪，汽车设计的主要问题依旧为安全和环保。 电子技术的发展，为汽车向电子化、智能化、网络化、 多媒体的方向发展创造了条件。
➢由于汽车电子的飞速发展，使汽车由机械式汽车向电子 式汽车转变。
特点1：控制系统实时性要求非常高，以满足车辆高速移动 时的安全性和发送机精确控制的需要。
如：对发送机的点火正时和喷油脉宽的控制误差在±0.1℃ A 的数值范围，即在发动机3000r/min的工作转速下，该曲轴角度对 应的时间为±5.56μs。
汽车电子---控制系统特点
特点2：必须能满足苛刻的、剧烈变化的环境要求。 如温度变化：低温-40℃，高温60℃。. 海拔高度、盐雾、潮湿、震动、光照、辐射、腐蚀气体、液 体等等不利影响。而汽车上的电子控制系统必须能适应这些环境 要求并能长期稳定工作。
证ECU的安全性和可靠性，往往采用一个主单片机和一个安全监 控单片机，形成双单片机的结构。利用安全监控单片机（简单的 8位单片机）监控主单片机的工作状态，以确保控制系统的安全 性和可靠性。
采用安全监控的双单片机架构，目前在电子节气门的汽油机 电子控制系统、共轨柴油发动机控制系统、ABS控制系统、安全 气囊控制系统以及变速器控制系统中成为经典应用。
汽车电子
发展史
➢1959年，集成电路制作的收音机开始在汽车上推广使用， 拉开了汽车电子的应用开端。
➢20世纪60年代，硅二级管整流器的出现，交流发电机开 始替代汽车上使用的直流发电机。
➢1960年，美国通用汽车公司最先使用晶体管电子电压调 节器，从而在车用交流发电机上开始普及。
发展史
➢从20世纪60年代起，汽车制造商开始试图用电子技术来 改善发动机和汽车的性能。
汽车电子---ECU软件框架
从静态层次的划分方法可以引申出： 1 硬件静态层次； 2 软件静态层次; 3 数据静态层次。
汽车电子---ECU软件框架
处于最底层的是BIOS，在硬件上，对应单片机内部的各个外 围模块，如SCI接口、AD模块、SPI模块、定时器模块和I/O接口；
在BIOS和PAL质检的硬件联系对应为MCU内部，从CPU连接到 外围模块的电器接口；软件联系对应为信号的采集和输出模块，层 序运行时间代表了CPU访问该外围模块的响应时间片，对应的数据 为外围模块各个寄存器的物理地址和定义；
汽车电子---ECU软件框架
软件作为控制的灵魂和核心，对其编程、测试、验证和维护 研发难度大的多。因此汽车电子与控制系统的软件，已经成为汽车 电子控制系统中最核心、最关键部分。
汽车电子---ECU软件框架
• 基本静态层次框架：层次划分(从底层到高层)：
• 1 基本输入输出BIOS(basic input output system)； • 2 处理器抽象层PAL(processor abstraction layer); • 3 硬件抽象层HAL(hardware abstraction layer); • 4 部件抽象层CAL(component abstraction layer); • 5 整车抽象层VAL(vehicle abstraction layer); • 6 操作监控层SUL(supervisor layer)。
汽车电子---产品基本特点
ECU包括传感器、执行器和控制器等3个主要部分。其中控制 器又可以分为微处理器本身、数据处理、和驱动等部分。
传感器：可以测量系统内部和外部状态。 执行器：将对应的控制命令转化为相应的力或运动，作用在 被控对象上。有的还可以直接反馈到控制器。
汽车电子---控制系统基本框架
汽车电子---技术目标
提高汽车动力性、经济性和安全性并改善汽车行驶的 稳定性和舒适性。
汽车电子---发展方向
➢“绿色、环保、通讯是汽车电子的未来” ➢“用户的态度、市场和外部条件将影响汽车电子的发展”
汽车电子---控制系统特点
汽车电子控制系统作为汽车中涉及安全、节能环保等关键系 统，已成为目前世界各汽车强国竞相研发的热点。与消费电子和军 用电子比较，汽车电子显示出了它的独特性。可以概括为如下几个 特点：
汽车电子---ECU软件框架
在HAL和PAL质检的硬件联系时单片机各个引脚和ECU各个硬 件模块之间的电气接口关系，软件联系为BIOS的分配和设置，对应 数据为信号处理电路参数；
CAL和HAL之间的硬件联系时ECU对外的输入输出引脚定义； 软件联系时电路的转换和处理逻辑关系，对应的数据为传感器的 MAP图；
汽车电子---ECU硬件框架
内部框架可分为5大部分： 1 –传感器接口电路； 2-单片机及其外围电路； 3-驱动执行器的功率放大器； 4-对外通信电路如CAN总线； 5-电路供电的电源部分。
汽车电子---ECU硬件框架
• D-MCU结构：双单片机的结构。 在设计电子控制系统是，尤其是设计数字核心部分，为了保
汽车电子---ECU硬件框架
总结：由于汽车电子和半导体工业的发展，汽车级得各种专 用芯片越来越多，导致汽车电子和控制系统的硬件设计越来越标准 化和规范化，即硬件的可靠性越来越多的在器件的设计层面得到解 决。
相应的汽车电子控制系统软件的重要性得到提升。由于MCU 的硬件更加直观，其中的器件和PCB板工艺更加容易扩散和仿制。
汽车电子---控制系统特点
特点3：必须具有高度的灵活性和可靠性。 为了能够符合越来越严格的各种法规、标准等强制性标准和 各种不同需求，必须要求汽车电子控制系统有足够高的灵活性 (flexibility)和可靠性(reliability)以适应不同产品的定位要求、多变 的外部环境。 同时为了保证车辆安全，对电子控制系统也提出了诊断、容 错和失效安全等要求。
汽车电子---产品基本特点
➢军用电子产品的品质 ➢消费电子产品的价格
汽车电子---产品基本特点
• 汽车电子控制系统基本组成单位是ECU(electronic control unit)电子 控制单元,它通过网络连接成一个汽车电子控制系统。
• 目前汽车电子控制系统在一辆车上形成一个网络化的分布式控制 系统。
➢1976年，通用汽车公司在世界范上第一次使用微处理器 在汽车上，加上大规模、超大规模集成电路技术的快速 的发展，从此极大的改变了汽车的性能。
➢进入21世纪，汽车设计的主要问题依旧为安全和环保。 电子技术的发展，为汽车向电子化、智能化、网络化、 多媒体的方向发展创造了条件。
➢由于汽车电子的飞速发展，使汽车由机械式汽车向电子 式汽车转变。
特点1：控制系统实时性要求非常高，以满足车辆高速移动 时的安全性和发送机精确控制的需要。
如：对发送机的点火正时和喷油脉宽的控制误差在±0.1℃ A 的数值范围，即在发动机3000r/min的工作转速下，该曲轴角度对 应的时间为±5.56μs。
汽车电子---控制系统特点
特点2：必须能满足苛刻的、剧烈变化的环境要求。 如温度变化：低温-40℃，高温60℃。. 海拔高度、盐雾、潮湿、震动、光照、辐射、腐蚀气体、液 体等等不利影响。而汽车上的电子控制系统必须能适应这些环境 要求并能长期稳定工作。
证ECU的安全性和可靠性，往往采用一个主单片机和一个安全监 控单片机，形成双单片机的结构。利用安全监控单片机（简单的 8位单片机）监控主单片机的工作状态，以确保控制系统的安全 性和可靠性。
采用安全监控的双单片机架构，目前在电子节气门的汽油机 电子控制系统、共轨柴油发动机控制系统、ABS控制系统、安全 气囊控制系统以及变速器控制系统中成为经典应用。
汽车电子
发展史
➢1959年，集成电路制作的收音机开始在汽车上推广使用， 拉开了汽车电子的应用开端。
➢20世纪60年代，硅二级管整流器的出现，交流发电机开 始替代汽车上使用的直流发电机。
➢1960年，美国通用汽车公司最先使用晶体管电子电压调 节器，从而在车用交流发电机上开始普及。
发展史
➢从20世纪60年代起，汽车制造商开始试图用电子技术来 改善发动机和汽车的性能。
汽车电子---ECU软件框架
从静态层次的划分方法可以引申出： 1 硬件静态层次； 2 软件静态层次; 3 数据静态层次。
汽车电子---ECU软件框架
处于最底层的是BIOS，在硬件上，对应单片机内部的各个外 围模块，如SCI接口、AD模块、SPI模块、定时器模块和I/O接口；
在BIOS和PAL质检的硬件联系对应为MCU内部，从CPU连接到 外围模块的电器接口；软件联系对应为信号的采集和输出模块，层 序运行时间代表了CPU访问该外围模块的响应时间片，对应的数据 为外围模块各个寄存器的物理地址和定义；
汽车电子---ECU软件框架
软件作为控制的灵魂和核心，对其编程、测试、验证和维护 研发难度大的多。因此汽车电子与控制系统的软件，已经成为汽车 电子控制系统中最核心、最关键部分。
汽车电子---ECU软件框架
• 基本静态层次框架：层次划分(从底层到高层)：
• 1 基本输入输出BIOS(basic input output system)； • 2 处理器抽象层PAL(processor abstraction layer); • 3 硬件抽象层HAL(hardware abstraction layer); • 4 部件抽象层CAL(component abstraction layer); • 5 整车抽象层VAL(vehicle abstraction layer); • 6 操作监控层SUL(supervisor layer)。
汽车电子---产品基本特点
ECU包括传感器、执行器和控制器等3个主要部分。其中控制 器又可以分为微处理器本身、数据处理、和驱动等部分。
传感器：可以测量系统内部和外部状态。 执行器：将对应的控制命令转化为相应的力或运动，作用在 被控对象上。有的还可以直接反馈到控制器。
汽车电子---控制系统基本框架