汽車(chē)電子控制器（ECU）的硬件設計流程

　　汽車(chē)電子控制器（ECU）的開(kāi)發(fā)和任何電子產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)流程基本是相同的，需要硬件、軟件、測試三方面的工程師去完成。

　　在設計流程上一般又分為功能樣件、測試樣件（一般兩輪甚至更多）、量產(chǎn)件。不同階段的樣件主要的任務(wù)不同，設計和測試關(guān)注的重點(diǎn)也會(huì )不一樣。

　　如果有硬件開(kāi)發(fā)經(jīng)驗的，可以跳過(guò)這一段，直接到最后。

　　一、硬件設計

　　1.項目需求分析

　　項目需求的分析是設計任務(wù)開(kāi)始的第一步，一份完善的項目需求一般包含了控制器的功能、MCU性能要求、外部電氣架構、工作環(huán)境、安裝位置、工作環(huán)境、工作電壓范圍、外部負載參數、診斷需求、目標成本等內容，有了這些內容，開(kāi)發(fā)人員就可以根據自己的內容進(jìn)行設計工作了，當然項目需求是一個(gè)時(shí)常會(huì )變的東西，這變化也是硬件設計痛苦的來(lái)源之一。

　　2.硬件總體方案設計和器件選型

　　根據外部的負載和接口需求，基本可以確定出硬件的總體方案：幾路ADC、幾路數字輸入、幾路CAN、幾路LIN、幾路高低邊驅動(dòng)等等。然后根據所需的接口數量進(jìn)行器件選型，這里要考慮成本、平臺成熟度、芯片供應商配合程度、供貨周期等因素。在一個(gè)成熟的公司，針對不同的應用都會(huì )有一些成熟的平臺（類(lèi)似于整車(chē)的平臺化），比如車(chē)身控制器選16位某芯片、車(chē)機選32位某芯片。如果項目成本卡的很?chē)?，那可能就要發(fā)揮硬件工程師的創(chuàng )造力了，用三極管電阻電容做出功能強大的電路。

　　3.原理圖設計、結構設計、PCB設計

　　器件選型完成，元器件都入庫完畢以后就可以開(kāi)始原理圖設計了，根據項目需求和自己的經(jīng)驗去將原理圖和芯片的外圍電路細化，此時(shí)除了考慮功能實(shí)現，還需要關(guān)注故障診斷、電氣性能和電磁兼容相關(guān)的問(wèn)題：防靜電、信號完整性、外部負載功率、防反接、防掉電、防異常電壓等等很多細節，這一塊就是看經(jīng)驗的積累了。

　　在這個(gè)階段，結構工程師也需要介入，根據控制器安裝位置、空間、防水等級要求等內容確定控制器外殼的材料、大小、內部結構等，主要根據環(huán)境試驗要求考慮機械性能和防水防塵等要點(diǎn)。

　　原理圖和結構均設計完成后，設計輸出給PCB工程師進(jìn)行PCB設計，PCB設計主要關(guān)注布局和散熱。此時(shí)還需要對BOM表進(jìn)行整理，并安排備料。完成后發(fā)布生產(chǎn)資料。

　　4. 功能調試

　　PCB到樣以后，軟件工程師介入，進(jìn)行功能調試，保證實(shí)現最基本的輸入輸出功能，發(fā)現硬件設計中的問(wèn)題。硬件工程師此時(shí)開(kāi)始進(jìn)行改版準備。

　　5. 設計驗證DV試驗

　　經(jīng)由1—3步驟改版后，開(kāi)始進(jìn)行DV試驗相關(guān)工作，根據國標企標擬定試驗條件并準備試驗環(huán)境和設備。然后不斷修改到滿(mǎn)足標準。

　　以上5部以后硬件的工作基本就告一段落，剩下主要是根據需求和軟件的要求跟進(jìn)修改。當然有時(shí)候應主機廠(chǎng)的需要，還可能需要做產(chǎn)品認可試驗，出具一些檢測報告，這一點(diǎn)和DV類(lèi)似，不展開(kāi)。

　　增加一點(diǎn)，對于量產(chǎn)項目來(lái)說(shuō)，下線(xiàn)檢測也是一個(gè)非常重要的步驟，需要對應的下線(xiàn)檢測設備和軟件，并且在下線(xiàn)的時(shí)候燒寫(xiě)相應的程序，所以硬件工程師在設計的時(shí)候一定要注意測試點(diǎn)的布質(zhì)和覆蓋率，并且支持下線(xiàn)檢測設備的開(kāi)發(fā)。

　　總體上汽車(chē)電子硬件開(kāi)發(fā)流程其實(shí)和消費電子領(lǐng)域的流程是一樣的，只不過(guò)在DV試驗方面花的精力要大一些。汽車(chē)電子關(guān)注的重點(diǎn)在安全性上，功能安全也在不斷普及，為了滿(mǎn)足這些要求，汽車(chē)電子的試驗條件也在變得更加嚴格。

　　汽車(chē)工作環(huán)境的復雜：供電電壓不穩，工作溫度單位寬，工作環(huán)境干擾大，這些在設計和測試的時(shí)候都需要全盤(pán)考慮，具體就暫時(shí)不展開(kāi)了，以后有機會(huì )再寫(xiě)電氣性能試驗和和emc試驗相關(guān)的東西。

　　可能在很多領(lǐng)域和公司硬件工程師會(huì )比較枯燥或者不那么受重視，但是我自己感覺(jué)汽車(chē)電子領(lǐng)域的硬件比消費電子領(lǐng)域或許更加好玩一點(diǎn)，外圍電路的好壞有時(shí)候直接決定了ecu的可靠性，曾經(jīng)某公司的控制器里的一個(gè)二極管的高溫特性不好，直接導致一批車(chē)召回。所以汽車(chē)行業(yè)的硬件工程師責任也很重啊。

　　當然，如果硬件工程師能了解軟件，通訊協(xié)議，故障診斷等方面的內容，在開(kāi)展工作的時(shí)候就更加輕松了。