整车控制器硬件设计实现

整车控制器硬件设计实现

作者:admin    来源:未知    发布时间:2019-11-22 03:28    浏览量:

  整车控制器硬件设计实现_计算机硬件及网络_IT/计算机_专业资料。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

  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 电源模块 I/O 输 入 AD 输 入 D C / D C 隔 离 MCU核心电路 D C / D C 隔 离 I/O 输 出 BDM复位电路 MCU 时钟电路 外置看门狗 电路 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 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(Backgroud Dubug Mode,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-static discharge, 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

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