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整车控制器硬件设计设计输入确定控制器的成本目标确定控制器的技术参数（功能和性能）能支持基于模型的设计，以方便主机厂二次开发。至少具有三路CAN。至少具有16路数字输入/输出通道，4路AD通道，AD通道的分辨率至少在8位以上；至少2路PWM输出；对外提供2路电源。工作电压范围9~32±10%DVC。使用温度范围：-40℃~125℃。使用湿度范围：≤95%RH。防护等级：IPxx。满足一般汽车电器电磁兼容要求设计过程1）控制器造型和尺寸统一性原则：物理认识和精神感受统一时空性原则：根据人的心理感觉，使造型产生生命力的感觉用户需求：满足用户需求2）初步结构设计安装在密闭的金属壳内外壳打密封胶；3）主控制芯片的选型选用汽车级的主控制芯片，如飞思卡尔16BIT或32BIT系列芯片硬件设计MCU核心电路MCU时钟电路BDM复位电路外置看门狗电路电源模块DC/DC隔离I/O输入AD输入DC/DC隔离I/O输出DC/DC隔离CAN通讯接口SCI通讯接口PWM输出整车控制器硬件设计框图硬件设计1）总体设计思路本控制器设计采用模块化设计思想，整个控制器电路由以下几个功能部分组成，如图：硬件设计CPU模块为控制器的处理器单元。power电源模块为控制器电源部分，为控制器提供必需的电源。Digital_input模块为数字输入部分，为控制器外部数字量输入部分。Digital_output模块为数字输出部分，为控制器的数字量输出部分。Analog_input模块为控制器的模拟量输入部分。Communication部分为控制器通讯功能模块，为控制器提供通讯。硬件设计1）电源电路硬件设计整个电源电路可以分为4部分，第一部分为从车载蓄电池供电电压12/24V接入，先是用电源芯片转化为5V电源输出，然后再次分为三个DCDC模块转换后，为MCU供电、CAN电路供电和RS232电路供电。D701是肖特基二极管，显著特点是正向导通压降低，实测压降为0.35V，为防止电源反接而损坏硬件电路。，F701是自恢复保险，TVSd702和共模电感是为防止外部的电磁干扰，通过π型网络滤波消除供电电流中的交流成分。其中共模电感是委托加工，主要是为减少体积大小，经过稳压、滤波后的电源最后经过电源芯片MP2482转换为5V电压输出，其中5Vout2、5Vout1是为加速踏板供电。硬件设计硬件设计电源电路经过型号为IB0505S的DC/DC电源隔离后分别给MCU、CAN电路、RS232电路芯片供电，这样设计目的是为了减少相互干扰，提供硬件抗干扰性，也解决外部对内部电路电磁干扰问题。硬件设计2）时钟电路硬件设计时钟电路可用于控制整个系统的运行节奏，图中的X101为16M有源晶振，可保证系统时钟的可靠性。此时保证MCU的PE7引脚接地。下半部分为看门狗电路，在程序执行出错时，可通过看门狗消除复位，X5043不仅有降压检测，复位控制，且具有保护功能的4K容量的EEPROM,它有一个四线构成的SPI总线方式操作，其擦写周期至少有100W次，并且写好的数据能够保存100年硬件设计3）BDM复位电路硬件设计BDM复位电路有两个功能：1）手动复位，R122和C114组成上电复位电路，按下图中S101键，系统即可复位重新启动；2）BDM功能，BDM(BackgroudDubugMode,后台调试模式)，是一种调试技术，也叫BDM调试器，它的基本基本原理是在MCU片内嵌入一个智能化的通信模块，通过单线通信协议与外界通信，该智能化通信模块名称为BDM模块。利用BDM模块可完成以下三项功能：1-可以对片内Flash进行擦除和写入操作，完成应用程序的下载；2-实现应用程序的的动态调试和静态调试；3-配置和修复MCU内部资源。硬件设计4）AD采集电路硬件设计模拟信号ADCx(x=0~3,表示有4路AD采集电路)输入，到连接到MCU的PAD0x(x=0~3)。它们之间使用HCNR201线性光耦结合运算放大器LM124，能有效地把外部信号传送到内部MCU的AD管脚,并消除外部的电磁干扰。其中PESD5V0SIBA器件是属于瞬态电压抑制器(TVS)的电磁保护器件。硬件设计5）IO输入电路硬件设计整车控制器总共设计多路输入IO信号，图为其中的一路。图中IOIN2为外部IO输入信号，经过ADum1410隔离器件，进入MCU的端口引脚。另从图中可以看出，外部电路和内部电路的电源是不同的，外部电路使用VCC电源，而内部电路使用MVDD_5.0,起到完全隔离作用，阻止了外部干扰信号的进入。器件ADum1410是ADI公司推出的基于iCouple磁耦隔离技术的四通道数字隔离器。它采用了高速的CMOS工艺和芯片级的高压器技术，在性能、功能、体积等各方面有光电隔离无法比拟的优势。硬件设计6）IO输出电路硬件设计上图中为其中的一路IO输出。TLP521-4是一个光电耦合器件，可外接4路输出，可有效地隔离内部和外部信号。当MCU上管脚IOOUT5_PA5设为低电平时，发光TLP521-4的对应二极管导通，从而Q603三级管导通，则IOOUT3为低电平，反之则IOOUT3为高电平。图中的D603需并联一个电感元件，当输出从高电平转为低电平时，起到释放电流的作用。实际使用时，IOOUT3输出外接一个继电器，通过断开或闭合继电器的方式控制外部信号的闭合和导通。硬件设计7）CAN总线接口电路硬件设计图中ADuM1201和TJA1050芯片的组合搭建，是典型的CAN总线接口电路。也是整车控制器能否正常工作的关键电路。图中EM201是共模电感用于防止电磁干扰信号，ESD201是CAN总线的ESD(electro-staticdischarge，静电释放)保护二极管，R201是CAN总线的终端电阻，防止总线上的信号反射。ADuM1201是ADI公司采用其iCouple磁耦隔离技术的双通道隔离的电平转换器，采用高速的CMOS工艺和芯片级的变压器技术，在性能、功耗等方面有很高的优势TJA1050是CAN总线协议控制器和物理总线之间的接口硬件设计8）外部板端接插件硬件设计外部插件采用AMP的通用ECU插头，型号1-936450-2，针脚管数81针，它具有良好的防水性和锁紧功能，不容易产生虚接现象。硬件设计9）整车控制器实物图硬件设计10）带外壳的整车控制器