整車控制器硬件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

1、整車控制器硬件設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)輸入確定控制器的成本目標(biāo)確定控制器的技術(shù)參數(shù)（功能和性能） 能支持基于模型的設(shè)計(jì)，以方便主機(jī)廠二次開發(fā)。 至少具有三路 CAN。 至少具有 16 路數(shù)字輸入/輸出通道，4 路 AD 通道，AD 通道的分辨率至少在 8 位以上；至少 2路 PWM 輸出；對外提供2路電源。 工作電壓范圍 93210%DVC。 使用溫度范圍：-40125。 使用濕度范圍：95%RH。 防護(hù)等級：IPxx。 滿足一般汽車電器電磁兼容要求設(shè)計(jì)過程1）控制器造型和尺寸統(tǒng)一性原則：物理認(rèn)識和精神感受統(tǒng)一時(shí)空性原則：根據(jù)人的心理感覺，使造型產(chǎn)生生命力的感覺用戶需求：滿足用戶需求2）初步結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安裝在密閉

2、的金屬殼內(nèi)外殼打密封膠；3）主控制芯片的選型選用汽車級的主控制芯片，如飛思卡爾16BIT或32BIT系列芯片硬件設(shè)計(jì)整車控制器硬件設(shè)計(jì)框圖硬件設(shè)計(jì)1）總體設(shè)計(jì)思路本控制器設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)思想，整個(gè)控制器電路由以下幾個(gè)功能部分組成，如圖： 硬件設(shè)計(jì)CPU 模塊為控制器的處理器單元。power 電源模塊為控制器電源部分，為控制器提供必需的電源。Digital_input 模塊為數(shù)字輸入部分，為控制器外部數(shù)字量輸入部分。Digital_output 模塊為數(shù)字輸出部分，為控制器的數(shù)字量輸出部分。Analog_input 模塊為控制器的模擬量輸入部分。Communication 部分為控制器通訊功能

3、模塊，為控制器提供通訊。 硬件設(shè)計(jì)1）電源電路）電源電路硬件設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)電源電路經(jīng)過型號為IB0505S的DC/DC電源隔離后分別給MCU、CAN電路、RS232電路芯片供電，這樣設(shè)計(jì)目的是為了減少相互干擾，提供硬件抗干擾性，也解決外部對內(nèi)部電路電磁干擾問題。硬件設(shè)計(jì)2）時(shí)鐘電路）時(shí)鐘電路硬件設(shè)計(jì)時(shí)鐘電路可用于控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行節(jié)奏，圖中的X101為16M有源晶振，可保證系統(tǒng)時(shí)鐘的可靠性。此時(shí)保證MCU的PE7引腳接地。下半部分為看門狗電路，在程序執(zhí)行出錯(cuò)時(shí)，可通過看門狗消除復(fù)位，X5043不僅有降壓檢測，復(fù)位控制，且具有保護(hù)功能的4K容量的EEPROM,它有一個(gè)四線構(gòu)成的SPI總線方

4、式操作，其擦寫周期至少有100W次，并且寫好的數(shù)據(jù)能夠保存100年硬件設(shè)計(jì)3）BDM復(fù)位電路復(fù)位電路硬件設(shè)計(jì)BDM復(fù)位電路有兩個(gè)功能：1）手動(dòng)復(fù)位，R122和C114組成上電復(fù)位電路，按下圖中S101鍵，系統(tǒng)即可復(fù)位重新啟動(dòng)；2）BDM功能，BDM(Backgroud Dubug Mode,后臺(tái)調(diào)試模式)，是一種調(diào)試技術(shù)，也叫BDM調(diào)試器，它的基本基本原理是在MCU片內(nèi)嵌入一個(gè)智能化的通信模塊，通過單線通信協(xié)議與外界通信，該智能化通信模塊名稱為BDM模塊。利用BDM模塊可完成以下三項(xiàng)功能：1-可以對片內(nèi)Flash進(jìn)行擦除和寫入操作，完成應(yīng)用程序的下載；2-實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序的的動(dòng)態(tài)調(diào)試和靜態(tài)調(diào)試；3

5、-配置和修復(fù)MCU內(nèi)部資源。硬件設(shè)計(jì)4）AD采集電路采集電路硬件設(shè)計(jì)模擬信號ADCx(x=03,表示有4路AD采集電路)輸入，到連接到MCU的PAD0 x(x=03)。它們之間使用HCNR201線性光耦結(jié)合運(yùn)算放大器LM124，能有效地把外部信號傳送到內(nèi)部MCU的AD管腳, 并消除外部的電磁干擾。其中PESD5V0SIBA器件是屬于瞬態(tài)電壓抑制器(TVS)的電磁保護(hù)器件。硬件設(shè)計(jì)5）IO輸入電路輸入電路硬件設(shè)計(jì)整車控制器總共設(shè)計(jì)多路輸入IO信號，圖為其中的一路。圖中IOIN2為外部IO輸入信號，經(jīng)過ADum1410隔離器件，進(jìn)入MCU的端口引腳。另從圖中可以看出，外部電路和內(nèi)部電路的電源是不同

6、的，外部電路使用VCC電源，而內(nèi)部電路使用MVDD_5.0,起到完全隔離作用，阻止了外部干擾信號的進(jìn)入。器件ADum1410是ADI公司推出的基于iCouple磁耦隔離技術(shù)的四通道數(shù)字隔離器。它采用了高速的CMOS工藝和芯片級的高壓器技術(shù)，在性能、功能、體積等各方面有光電隔離無法比擬的優(yōu)勢。硬件設(shè)計(jì)6）IO輸出電路輸出電路硬件設(shè)計(jì)上圖中為其中的一路IO輸出。TLP521-4是一個(gè)光電耦合器件，可外接4路輸出，可有效地隔離內(nèi)部和外部信號。當(dāng)MCU上管腳IOOUT5_PA5設(shè)為低電平時(shí)，發(fā)光TLP521-4的對應(yīng)二極管導(dǎo)通，從而Q603三級管導(dǎo)通，則IOOUT3為低電平，反之則IOOUT3為高電平

7、。圖中的D603需并聯(lián)一個(gè)電感元件，當(dāng)輸出從高電平轉(zhuǎn)為低電平時(shí)，起到釋放電流的作用。實(shí)際使用時(shí)，IOOUT3輸出外接一個(gè)繼電器，通過斷開或閉合繼電器的方式控制外部信號的閉合和導(dǎo)通。硬件設(shè)計(jì)7）CAN總線接口電路硬件設(shè)計(jì)圖中ADuM1201和TJA1050芯片的組合搭建，是典型的CAN總線接口電路。也是整車控制器能否正常工作的關(guān)鍵電路。圖中EM201是共模電感用于防止電磁干擾信號，ESD201是CAN總線的ESD(electro-static discharge， 靜電釋放)保護(hù)二極管，R201是CAN總線的終端電阻，防止總線上的信號反射。ADuM1201是ADI公司采用其iCouple磁耦隔離技術(shù)的雙通道隔離的電平轉(zhuǎn)換器，采用高速的CMOS工藝和芯片級的變壓器技術(shù)，在性能、功耗等方面有很高的優(yōu)勢TJA1050是CAN總線協(xié)議控制器和物理總線之間