整车控制器VCU硬件设计专栏

随风1

一、整车控制器VCU的硬件总体架构概述

整车控制器VCU是整个汽车的决策中心。它采集加速踏板信号、制动踏板信号、档位信号、运行模式信号、及其他部件的硬线及CAN信号，结合汽车运行场景及驾驶需求进行决策，控制整车其它部件的动作，驱动汽车正常行驶。作为汽车的指挥管理中心，整车控制器主要硬件功能包括：主控芯片及其周边的时钟电路、复位电路、预留接口电路和电源模块组成最小系统。以及电源电路、数字量采集电路、数字量输出电路、模拟量采集电路、CAN通讯电路、LIN通讯电路等。



1、整车控制器VCU主控芯片选用飞思卡尔系列车规级芯片MC9S12XEP100MAG，其工作频率50MHz，工作电压：1.72V~5.5V，与外界通信方式包括：SCI、SPI、CAN。芯片外设支持LVD，POR，PWM，WDT，ADC等。

2、电源电路主要关键设计包括：LC滤波(防护电压波动)，防反接保护，TVS(高电压脉冲防护)，保险丝（过流保护）等。电源芯片选择英飞凌的DCDC电源芯片TLE8366EV50，TLE8366EV50输出的5V给主控芯片、存储芯片、通讯芯片、运放芯片供电等。

3、两路CAN通讯。1路整车CAN通讯口，与整车各个控制器CAN网络进行通讯，CAN芯片选择TJA1043T，能够实现休眠唤醒功能，实现低功耗设计。1路内部CAN通讯口，实现整车监控、标定及CANBootloader程序下载。CAN通讯通过MC9S12XEP100MAG主控芯片的CAN模块接口和CAN总线物理层收发器TJA1043T共同实现CAN数据的收发。

4、1路LIN通讯口，LIN芯片选择TJA1021，LIN通讯通过MC9S12XEP100MAG主控芯片的UART模块接口和LIN总线物理层收发器TJA1021共同完成LIN数据的收发。

5、丰富的IO口采集和驱动，实现整车的开关量采集和高低边驱动输出功能。数字量输入，主要检测档位状态（Park/Drive/Reverse/Neutral）以及车辆的运行模式（Eco/Nor/Spo），能量回馈开关（Level0/level1/level2/level3）、单踏板开关（Single-Pedal）、怠速开关（Idle）等，通过电阻分压后给到MC9S12XEP100MAG主控芯片进行采集，检测输入信号的高低有效性，判断各数字量的状态。数字量输出，驱动电路使用了意法半导体ST的高低边驱动芯片，芯片型号为L9733，通过主芯片MC9512XEP100MAG SPI通讯产生控制信号驱动L9733高边驱动芯片对应的通道，主要是驱动水泵及散热风扇。

6、AD采集，主要用于油门踏板信号的采集、制动踏板信号采集。油门及制动踏板的电压信号通过滤波、限幅、运算放大器隔离输入至主控芯片MC9S12XEP100MAG进行采集。

7、EEPROM存储芯片。采用意法半导体公司的型号为M95M02-A125，EEPROM芯片通常采用高速SPI总线与MC9S12XEP100MAG连接，MC9S12XEP100MAG通过SPI总线与EEPROM芯片建立通讯以写入及读取EEPROM芯片的数据。

整车控制器VCU硬件设计专栏更新计划：

1、整车控制器的硬件总体架构概述

2、电源电路硬件设计

3、模拟量采集硬件电路设计

4、数字量输入硬件电路设计

5、数字量输出硬件电路设计

6、通讯硬件电路设计

7、其它