5分钟了解ECU的软硬件架构

一、什么是ECU?

ECU 代表电子控制单元，它是一种嵌入式系统，用于控制汽车中的一个电气系统。单车可以有多个ECU，包括发动机控制模块、变速箱控制模块、动力总成控制模块、制动控制模块、防抱死制动系统、车身控制模块、悬架控制模块、电池管理系统和与车辆中的特定子系统相关的其他ECU等。

二、ECU的软硬件架构

如下图所示，这些ECU中的每一个ECU由以下组件组成：

微控制器 - 微控制器构成 ECU 的基础。微控制器接收所有输入，并使用提供的软件例程进行逻辑处理以提供所需的输出。这些微控制器读取或写入 SRAM、FLASH RAM 或 EEPROM 存储器。存储器用于存储不同的软件组件，无论是引导加载程序还是实际固件以及处理不同任务所需的其他软件参数。

输入 - 我们可以将 ECU 的输入定义为两类 1）电源 - 为 ECU 提供输入电压和电流，以启动并保证软件正常运行 2）模拟量输入和数字量输入 - 这些是 ECU 最关键的组件之一，其输入的值是影响子系统功能的关键因素。

输出 - 根据输入数据进行处理后产生输出，输出可能驱动以下器件，如用于执行器驱动器（继电器、喷射器、阀门），或用于伺服电机的 H 桥驱动器，或逻辑输出。

通信链路 - 传感器和 ECU 的位置可能位于不同的位置，从而需要在这两者之间建立通信链路。有时一辆车可能包含超过 80 个 ECU，而某些 ECU 的输出依赖于其他的 ECU所产生的输入。因此，需要 ECU 内部和ECU 之间的通信。因此，在一个ECU中建立了CAN总线协议、LIN协议、Flexray等不同通信协议的通信链路。

软件 - 这是最重要的组件，包括启动控制器所需的引导加载程序、不同的配置参数以及处理不同输入和提供准确输出所需的决策逻辑。

三、实例：发动机控制单元

为了理解上述概念，让我们以发动机控制单元为例。该 ECU 负责控制发动机中的空燃比、怠速、火花放电等，以实现高效的发动机性能。这些控制取决于 ECU 的各种输入，包括发动机转速、节气门位置、冷却液温度、空气温度等，这些输入量由它们各自的传感器检测到。这些输入可以是模拟或数字量。

为了将这些传感器的输入值传输到主微控制器单元，我们必须在它们之间建立通信链路。我们可以选择通信协议中的一个或多个，如 CAN 总线系统、LIN 协议、Flexray 等。最后，在该微控制器上运行的软件组件读取这些输入进行运算并提供决策输出。

例如，假设油门被猛踩了一下，这告诉 ECU 将更多的燃料和空气泵入发动机室。现在如何让更多的空气或燃料进入？这就是发动机控制单元ECU的决策输出。ECU 向喷油器发送信号以控制它们打开或关闭的程度，从而为发动机提供正确的燃油量。

审核编辑：汤梓红