剖析汽車ECU工作原理以及架構演變
導語:朱玉龍在文章中寫道,從歷史上來看,安全系統(tǒng)的ECU架構是從3MCU=》2MCU=》1多核MCU+外部monitor,雙MCU,或者說是MCU+外部ASICMCU的架構。在軟件上看有兩點:一是主MCU和監(jiān)控MCU采用Hearbeat監(jiān)控MCU工作狀態(tài),二是采用Data Mirroring的方式進行運行狀況監(jiān)測。
本文引用地址:http://www.biyoush.com/article/201710/368146.htmECU( electronic control unit )即電子控制單元,泛指汽車上所有電子控制系統(tǒng),它是由輸入電路、微機和輸出電路等三部分組成。隨著汽車電子自動化程度的越來越高,汽車零部件中也出現(xiàn)了越來越多的ECU參與其中,線路之間復雜程度也急劇增加。
ECU有輸入處理電路、微處理器、輸出處理電路、系統(tǒng)通信電路及電源電路組成,其結構如下圖所示:
工作原理:輸入電路接受傳感器和其它裝置輸入的信號,對信號進行過濾處理和放大,然后轉換成一定伏特的輸入電平;從傳感器送到ECU輸入電路的信號既有模擬信號也有數(shù)字信號,輸入電路中的模/數(shù)轉換器可以將模擬信號轉換為數(shù)字信號,然后傳遞給微機;微機將上述已經(jīng)預處理過的信號進行運算處理,并將處理數(shù)據(jù)送至輸出電路;輸出電路將數(shù)字信息的功率放大,有些還要還原為模擬信號,使其驅動被控的調節(jié)伺服元件工作。
根據(jù)《Delphi Secured Microcontroller Architecture》一文,里面敘述了Delphi的雙核MCU+外部monitor的架構。如下圖所示:
從歷史上來看,安全系統(tǒng)的ECU架構是從,3MCU=》2MCU=》1多核MCU+外部monitor。
雙MCU,或者說是MCU+外部ASICMCU的架構,硬件上如下所示:
1)主MCU和監(jiān)控MCU都讀取相應的傳感器信號
2)監(jiān)控MCU可以控制驅動橋
3)主MCU和監(jiān)控MCU都具備單獨的Hardware watchdog
軟件上
1)主MCU和監(jiān)控MCU采用Hearbeat監(jiān)控MCU工作狀態(tài)
2)采用Data Mirroring的方式進行運行狀況監(jiān)測
由于同構雙核鎖步(LSM),兩內核以鎖步模式運行,運行相同的指令,對兩個內核的執(zhí)行結果進行比較。如果兩個通道的輸出中發(fā)現(xiàn)任何不一致的地方,那么將由硬件標識為故障,進入安全模式。
同時,有一則很有趣的Watchdog和MCU雙向檢測的設計,確實是很好玩的設計
目前在一些中高級轎車上,不但發(fā)動機上應用ECU,在其它許多地方都可發(fā)現(xiàn)ECU的蹤影,如ABS系統(tǒng)、四輪驅動系統(tǒng)、電控自動變速器、主動懸架系統(tǒng)、安全氣囊系統(tǒng)、多向可調電控座椅等都配置有各自的ECU。同時,隨著半導體技術發(fā)展,使得硬件自檢自查帶來的MCU完整性問題,可以解放很多的MCU軟件資源,當然了,高安全的要求,使得大家的選擇越來越有限,馬太效應也越來越明顯。
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