汽車電子控制器（ECU）的硬件設(shè)計(jì)流程

　　汽車電子控制器（ECU）的開發(fā)和任何電子產(chǎn)品的開發(fā)流程基本是相同的，需要硬件、軟件、測試三方面的工程師去完成。

　　在設(shè)計(jì)流程上一般又分為功能樣件、測試樣件（一般兩輪甚至更多）、量產(chǎn)件。不同階段的樣件主要的任務(wù)不同，設(shè)計(jì)和測試關(guān)注的重點(diǎn)也會(huì)不一樣。

　　如果有硬件開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的，可以跳過這一段，直接到最后。

　　一、硬件設(shè)計(jì)

　　1.項(xiàng)目需求分析

　　項(xiàng)目需求的分析是設(shè)計(jì)任務(wù)開始的第一步，一份完善的項(xiàng)目需求一般包含了控制器的功能、MCU性能要求、外部電氣架構(gòu)、工作環(huán)境、安裝位置、工作環(huán)境、工作電壓范圍、外部負(fù)載參數(shù)、診斷需求、目標(biāo)成本等內(nèi)容，有了這些內(nèi)容，開發(fā)人員就可以根據(jù)自己的內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)工作了，當(dāng)然項(xiàng)目需求是一個(gè)時(shí)常會(huì)變的東西，這變化也是硬件設(shè)計(jì)痛苦的來源之一。

　　2.硬件總體方案設(shè)計(jì)和器件選型

　　根據(jù)外部的負(fù)載和接口需求，基本可以確定出硬件的總體方案：幾路ADC、幾路數(shù)字輸入、幾路CAN、幾路LIN、幾路高低邊驅(qū)動(dòng)等等。然后根據(jù)所需的接口數(shù)量進(jìn)行器件選型，這里要考慮成本、平臺(tái)成熟度、芯片供應(yīng)商配合程度、供貨周期等因素。在一個(gè)成熟的公司，針對(duì)不同的應(yīng)用都會(huì)有一些成熟的平臺(tái)（類似于整車的平臺(tái)化），比如車身控制器選16位某芯片、車機(jī)選32位某芯片。如果項(xiàng)目成本卡的很嚴(yán)，那可能就要發(fā)揮硬件工程師的創(chuàng)造力了，用三極管電阻電容做出功能強(qiáng)大的電路。

　　3.原理圖設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)

　　器件選型完成，元器件都入庫完畢以后就可以開始原理圖設(shè)計(jì)了，根據(jù)項(xiàng)目需求和自己的經(jīng)驗(yàn)去將原理圖和芯片的外圍電路細(xì)化，此時(shí)除了考慮功能實(shí)現(xiàn)，還需要關(guān)注故障診斷、電氣性能和電磁兼容相關(guān)的問題：防靜電、信號(hào)完整性、外部負(fù)載功率、防反接、防掉電、防異常電壓等等很多細(xì)節(jié)，這一塊就是看經(jīng)驗(yàn)的積累了。

　　在這個(gè)階段，結(jié)構(gòu)工程師也需要介入，根據(jù)控制器安裝位置、空間、防水等級(jí)要求等內(nèi)容確定控制器外殼的材料、大小、內(nèi)部結(jié)構(gòu)等，主要根據(jù)環(huán)境試驗(yàn)要求考慮機(jī)械性能和防水防塵等要點(diǎn)。

　　原理圖和結(jié)構(gòu)均設(shè)計(jì)完成后，設(shè)計(jì)輸出給PCB工程師進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)，PCB設(shè)計(jì)主要關(guān)注布局和散熱。此時(shí)還需要對(duì)BOM表進(jìn)行整理，并安排備料。完成后發(fā)布生產(chǎn)資料。

　　4. 功能調(diào)試

　　PCB到樣以后，軟件工程師介入，進(jìn)行功能調(diào)試，保證實(shí)現(xiàn)最基本的輸入輸出功能，發(fā)現(xiàn)硬件設(shè)計(jì)中的問題。硬件工程師此時(shí)開始進(jìn)行改版準(zhǔn)備。

　　5. 設(shè)計(jì)驗(yàn)證DV試驗(yàn)

　　經(jīng)由1—3步驟改版后，開始進(jìn)行DV試驗(yàn)相關(guān)工作，根據(jù)國標(biāo)企標(biāo)擬定試驗(yàn)條件并準(zhǔn)備試驗(yàn)環(huán)境和設(shè)備。然后不斷修改到滿足標(biāo)準(zhǔn)。

　　以上5部以后硬件的工作基本就告一段落，剩下主要是根據(jù)需求和軟件的要求跟進(jìn)修改。當(dāng)然有時(shí)候應(yīng)主機(jī)廠的需要，還可能需要做產(chǎn)品認(rèn)可試驗(yàn)，出具一些檢測報(bào)告，這一點(diǎn)和DV類似，不展開。

　　增加一點(diǎn)，對(duì)于量產(chǎn)項(xiàng)目來說，下線檢測也是一個(gè)非常重要的步驟，需要對(duì)應(yīng)的下線檢測設(shè)備和軟件，并且在下線的時(shí)候燒寫相應(yīng)的程序，所以硬件工程師在設(shè)計(jì)的時(shí)候一定要注意測試點(diǎn)的布質(zhì)和覆蓋率，并且支持下線檢測設(shè)備的開發(fā)。

　　總體上汽車電子硬件開發(fā)流程其實(shí)和消費(fèi)電子領(lǐng)域的流程是一樣的，只不過在DV試驗(yàn)方面花的精力要大一些。汽車電子關(guān)注的重點(diǎn)在安全性上，功能安全也在不斷普及，為了滿足這些要求，汽車電子的試驗(yàn)條件也在變得更加嚴(yán)格。

　　汽車工作環(huán)境的復(fù)雜：供電電壓不穩(wěn)，工作溫度單位寬，工作環(huán)境干擾大，這些在設(shè)計(jì)和測試的時(shí)候都需要全盤考慮，具體就暫時(shí)不展開了，以后有機(jī)會(huì)再寫電氣性能試驗(yàn)和和emc試驗(yàn)相關(guān)的東西。

　　可能在很多領(lǐng)域和公司硬件工程師會(huì)比較枯燥或者不那么受重視，但是我自己感覺汽車電子領(lǐng)域的硬件比消費(fèi)電子領(lǐng)域或許更加好玩一點(diǎn)，外圍電路的好壞有時(shí)候直接決定了ecu的可靠性，曾經(jīng)某公司的控制器里的一個(gè)二極管的高溫特性不好，直接導(dǎo)致一批車召回。所以汽車行業(yè)的硬件工程師責(zé)任也很重啊。

　　當(dāng)然，如果硬件工程師能了解軟件，通訊協(xié)議，故障診斷等方面的內(nèi)容，在開展工作的時(shí)候就更加輕松了。