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剖析汽车ECU工作原理以及架构演变

作者:时间:2017-10-25来源:网络

  导语:朱玉龙在文章中写道,从历史上来看,安全系统的架构是从3=》2=》1多核+外部monitor,双MCU,或者说是MCU+外部ASICMCU的架构。在软件上看有两点:一是主MCU和监控MCU采用Hearbeat监控MCU工作状态,二是采用Data Mirroring的方式进行运行状况监测。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201710/368146.htm

  ( electronic control unit )即电子控制单元,泛指汽车上所有电子控制系统,它是由输入电路、微机和输出电路等三部分组成。随着汽车电子自动化程度的越来越高,汽车零部件中也出现了越来越多的参与其中,线路之间复杂程度也急剧增加。

  ECU有输入处理电路、微处理器、输出处理电路、系统通信电路及电源电路组成,其结构如下图所示:

  工作原理:输入电路接受传感器和其它装置输入的信号,对信号进行过滤处理和放大,然后转换成一定伏特的输入电平;从传感器送到ECU输入电路的信号既有模拟信号也有数字信号,输入电路中的模/数转换器可以将模拟信号转换为数字信号,然后传递给微机;微机将上述已经预处理过的信号进行运算处理,并将处理数据送至输出电路;输出电路将数字信息的功率放大,有些还要还原为模拟信号,使其驱动被控的调节伺服元件工作。

  根据《Delphi Secured Microcontroller Architecture》一文,里面叙述了Delphi的双核MCU+外部monitor的架构。如下图所示:

  从历史上来看,安全系统的ECU架构是从,3MCU=》2MCU=》1多核MCU+外部monitor。

  双MCU,或者说是MCU+外部ASICMCU的架构,硬件上如下所示:

  1)主MCU和监控MCU都读取相应的传感器信号

  2)监控MCU可以控制驱动桥

  3)主MCU和监控MCU都具备单独的Hardware watchdog

  软件上

  1)主MCU和监控MCU采用Hearbeat监控MCU工作状态

  2)采用Data Mirroring的方式进行运行状况监测

  由于同构双核锁步(LSM),两内核以锁步模式运行,运行相同的指令,对两个内核的执行结果进行比较。如果两个通道的输出中发现任何不一致的地方,那么将由硬件标识为故障,进入安全模式。

  同时,有一则很有趣的Watchdog和MCU双向检测的设计,确实是很好玩的设计

  

  目前在一些中高级轿车上,不但发动机上应用ECU,在其它许多地方都可发现ECU的踪影,如ABS系统、四轮驱动系统、电控自动变速器、主动悬架系统、安全气囊系统、多向可调电控座椅等都配置有各自的ECU。同时,随着半导体技术发展,使得硬件自检自查带来的MCU完整性问题,可以解放很多的MCU软件资源,当然了,高安全的要求,使得大家的选择越来越有限,马太效应也越来越明显。



关键词: MCU 智能汽车 ECU

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