剖析汽車(chē)ECU工作原理以及架構演變
導語(yǔ):朱玉龍在文章中寫(xiě)道,從歷史上來(lái)看,安全系統的ECU架構是從3MCU=》2MCU=》1多核MCU+外部monitor,雙MCU,或者說(shuō)是MCU+外部ASICMCU的架構。在軟件上看有兩點(diǎn):一是主MCU和監控MCU采用Hearbeat監控MCU工作狀態(tài),二是采用Data Mirroring的方式進(jìn)行運行狀況監測。
本文引用地址:http://dyxdggzs.com/article/201710/368146.htmECU( electronic control unit )即電子控制單元,泛指汽車(chē)上所有電子控制系統,它是由輸入電路、微機和輸出電路等三部分組成。隨著(zhù)汽車(chē)電子自動(dòng)化程度的越來(lái)越高,汽車(chē)零部件中也出現了越來(lái)越多的ECU參與其中,線(xiàn)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(jìn)行過(guò)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字信號,輸入電路中的模/數轉換器可以將模擬信號轉換為數字信號,然后傳遞給微機;微機將上述已經(jīng)預處理過(guò)的信號進(jìn)行運算處理,并將處理數據送至輸出電路;輸出電路將數字信息的功率放大,有些還要還原為模擬信號,使其驅動(dòng)被控的調節伺服元件工作。
根據《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(lái)看,安全系統的ECU架構是從,3MCU=》2MCU=》1多核MCU+外部monitor。
雙MCU,或者說(shuō)是MCU+外部ASICMCU的架構,硬件上如下所示:
1)主MCU和監控MCU都讀取相應的傳感器信號
2)監控MCU可以控制驅動(dòng)橋
3)主MCU和監控MCU都具備單獨的Hardware watchdog
軟件上
1)主MCU和監控MCU采用Hearbeat監控MCU工作狀態(tài)
2)采用Data Mirroring的方式進(jìn)行運行狀況監測
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(gè)內核的執行結果進(jìn)行比較。如果兩個(gè)通道的輸出中發(fā)現任何不一致的地方,那么將由硬件標識為故障,進(jìn)入安全模式。
同時(shí),有一則很有趣的Watchdog和MCU雙向檢測的設計,確實(shí)是很好玩的設計
目前在一些中高級轎車(chē)上,不但發(fā)動(dòng)機上應用ECU,在其它許多地方都可發(fā)現ECU的蹤影,如ABS系統、四輪驅動(dòng)系統、電控自動(dòng)變速器、主動(dòng)懸架系統、安全氣囊系統、多向可調電控座椅等都配置有各自的ECU。同時(shí),隨著(zhù)半導體技術(shù)發(fā)展,使得硬件自檢自查帶來(lái)的MCU完整性問(wèn)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(lái)越有限,馬太效應也越來(lái)越明顯。
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