定睛一看,，這不就是兩個(gè)英飛凌的單片機(jī)的合體嘛。

ECU原來指的是engine control unit,，即發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元,，特指電噴發(fā)動(dòng)機(jī)的電子控制系統(tǒng)。但是隨著汽車電子的迅速發(fā)展,，ECU的定義也發(fā)生了巨大的變化,，變成了electronic control unit即電子控制單元，泛指汽車上所有電子控制系統(tǒng),，可以是轉(zhuǎn)向ECU,，也可以是調(diào)速ECU，空調(diào)ECU等,，而原來的發(fā)動(dòng)機(jī)ECU有很多的公司稱之為EMS,，engine management system。隨著汽車電子自動(dòng)化程度的越來越高,，汽車零部件中也出現(xiàn)了越來越多的ECU參與其中,，線路之間復(fù)雜程度也急劇增加。為了使電路簡單化,，精細(xì)化,，小型化，汽車電子中引進(jìn)了CAN總線來解決這個(gè)問題,。因?yàn)?/span>CAN總線能將車輛上多個(gè)ECU之間的信息傳遞形成一個(gè)局域網(wǎng)絡(luò),。有效的解決線路信息傳遞所帶來的復(fù)雜化問題。目前博世,，德爾福,，電裝，大陸的VDO等都是汽車ECU行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者,。

在1967年之前,，汽油機(jī)的供給系統(tǒng)是由化油器來供油的,，這與今天的電噴發(fā)動(dòng)機(jī)原理完全不同，化油器利用節(jié)氣門前后的壓力差吸油,，不僅無法精準(zhǔn)地控制燃油補(bǔ)給量,，更制約了汽車動(dòng)力性、環(huán)保性能的提升,。Bosch等一批企業(yè)因此開發(fā)了電子燃油噴射系統(tǒng),，最早的BOSCH電噴系統(tǒng)是D-Jetronic，后期發(fā)展出了K-Jetronic和L-Jetronic,，在電子技術(shù)介入后,，BOSCH開發(fā)了多套電子化管理的燃油噴射系統(tǒng)，其中KE-Jetronic就是今天被廣泛采用的電噴技術(shù),，雖然各家企業(yè)的商品名不盡相同,，但在構(gòu)造上大同小異,。 

電噴系統(tǒng)的工作特性在于“定量,、定時(shí)”噴射燃油，發(fā)動(dòng)機(jī)需要多少燃油,，在什么時(shí)刻噴入,，這與發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、空氣流量等有著直接的關(guān)系,，此外還牽涉到水溫,、機(jī)油壓力等各種各樣的參數(shù)，這么多參數(shù)如何進(jìn)行處理,，并向噴射系統(tǒng)發(fā)出噴油指令呢,？這就需要發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元的介入了，ECU應(yīng)運(yùn)而生,。

簡單地說,，ECU由微機(jī)和外圍電路組成。而微機(jī)就是在一塊芯片上集成了微處理器（CPU）,，存儲(chǔ)器和輸入／輸出接口的單元,。ECU的主要部分是微機(jī)，而核心部件是CPU,。輸入電路接受傳感器和其它裝置輸入的信號(hào),，對(duì)信號(hào)進(jìn)行過濾處理和放大，然后轉(zhuǎn)換成一定伏特的輸入電平,。從傳感器送到ECU輸入電路的信號(hào)既有模擬信號(hào)也有數(shù)字信號(hào),，輸入電路中的模／數(shù)轉(zhuǎn)換器可以將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，然后傳遞給微機(jī),。微機(jī)將上述已經(jīng)預(yù)處理過的信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理,，并將處理數(shù)據(jù)送至輸出電路,。輸出電路將數(shù)字信息的功率放大，有些還要還原為模擬信號(hào),，使其驅(qū)動(dòng)被控的調(diào)節(jié)伺服元件工作,。，例如繼電器和開關(guān)等,。因此,，ECU實(shí)際上是一個(gè)“電子控制單元”（Electronic Control Unit），它是由輸入處理電路,、微處理器（單片機(jī)）,、輸出處理電路、系統(tǒng)通信電路及電源電路組成,，的結(jié)構(gòu)如圖1所示,。

圖1

詳細(xì)的來說，ECU一般由MCU,，擴(kuò)展內(nèi)存,，擴(kuò)展IO口，CAN/LIN總線收發(fā)控制器,，A/D D/A轉(zhuǎn)換口（有時(shí)集成在CPU中）,，PWM脈寬調(diào)制，PID控制,，電壓控制,，看門狗，散熱片,，和其他一些電子元器件組成,，特定功能的ECU還帶有諸如紅外線收發(fā)器、傳感器,、DSP數(shù)字信號(hào)處理器,，脈沖發(fā)生器，脈沖分配器,，電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元,，放大單元，強(qiáng)弱電隔離等元器件,。整塊電路板設(shè)計(jì)安裝與一個(gè)鋁質(zhì)盒內(nèi),，通過卡扣或者螺釘方便安裝于車身鈑金上。ECU一般采用通用且功能集成,，開發(fā)容易的MCU,；軟件一般用C語言來編寫，并且提供了豐富的驅(qū)動(dòng)程序庫和函數(shù)庫,，有編程器,，仿真器,，仿真軟件，還有用于calibration的軟件,。下面的圖2是使用較普遍的一種結(jié)構(gòu)類型,。

圖2

 汽車電子控制系統(tǒng)包括硬件和軟件兩部分，硬件有電子控制單元（Electronic Control Unite）及其接口,、傳感器,、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、顯示機(jī)構(gòu)等,；軟件存儲(chǔ)在ECU中支配電子控制系統(tǒng)完成實(shí)時(shí)測控功能,。汽車上的大部分電子控制系統(tǒng)中的ECU電路結(jié)構(gòu)大同小異，其控制功能的變化主要依賴于軟件及輸入,、輸出模塊的功能變化,，隨控制系統(tǒng)所要完成的任務(wù)不同而不同， 而ECU的基本結(jié)構(gòu)體系包括輸入處理電路,、微處理器,、輸出處理電路、電源電路,。

在輸入處理電路中,，ECU的輸入信號(hào)主要有三種形式,，模擬信號(hào),、數(shù)字信號(hào)(包括開關(guān)信號(hào))、脈沖信號(hào),。模擬信號(hào)通過A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)提供給微處理器,。控制系統(tǒng)要求模數(shù)信號(hào)轉(zhuǎn)換具有較高的分辨率和精度(>10位),。為了保證測控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性,，采樣間隔一般要求小于4ms。數(shù)字信號(hào)需要通過電平轉(zhuǎn)換,，得到計(jì)算機(jī)接受的信號(hào),。對(duì)超過電源電壓、電壓在正負(fù)之間變化,、帶有較高的振蕩或噪聲,、帶有波動(dòng)電壓等輸入信號(hào)，輸入電路也對(duì)其進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理,。

而微處理器首先完成傳感器信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換,、周期脈沖信號(hào)測量和其它有關(guān)汽車行駛狀態(tài)信號(hào)的輸入處理，然后計(jì)算并控制所需的輸出值,，按要求適時(shí)地向執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)送控制信號(hào),。過去微處理器多數(shù)是8位和l 6位的,，也有少數(shù)采用32位的。現(xiàn)在多用16位和32位機(jī),。

在輸出電路中,，微處理器輸出的信號(hào)往往用作控制電磁閥、指示燈,、步進(jìn)電機(jī)等執(zhí)行件,。微處理器輸出信號(hào)功率小，使用+5v的電壓,，汽車上執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電源大多數(shù)是蓄電池,，需要將微處理器的控制信號(hào)通過輸出處理電路處理后再驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

電源電路中,，傳統(tǒng)車的ECU一般帶有電池和內(nèi)置電源電路,，以保證微處理器及其接口電路工作在+5v的電壓下。即使在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)工況等使汽車蓄電池電壓有較大波動(dòng)時(shí),，也能提供+5v的穩(wěn)定電壓,，從而保證系統(tǒng)的正常工作，而電動(dòng)汽車一般由蓄電池供電,。

在軟件方面,，ECU的控制程序有以下幾個(gè)方面：計(jì)算、控制,、監(jiān)測與診斷,、管理、監(jiān)控,。執(zhí)行如圖3的控制模式：

圖3

傳統(tǒng)汽車ECU主要用于以下的方面：

1.發(fā)動(dòng)機(jī)控制,，點(diǎn)火，氣門正時(shí)調(diào)節(jié),，節(jié)氣門調(diào)節(jié),，啟動(dòng)電機(jī)調(diào)節(jié)，啟動(dòng)離合調(diào)節(jié),，噴油調(diào)節(jié)等

2.無極變速器控制,，皮帶位置調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)

3.自動(dòng)變速箱控制,，繼電器或電磁換向閥控制

4.主動(dòng)懸架,，空氣彈簧剛性和阻尼孔大小調(diào)節(jié)

5.驅(qū)動(dòng)力以及防滑控制，包括：ABS 防抱死制動(dòng)系統(tǒng),、EBD電子制動(dòng)力分配,、EBA緊急制動(dòng)輔助裝置、ESP 電控行駛平穩(wěn)系統(tǒng)、TCS循跡控制系統(tǒng),、MSR發(fā)動(dòng)機(jī)阻力矩控制,、EDS電子差速鎖、OBD車載自動(dòng)診斷系統(tǒng),、DSC動(dòng)態(tài)穩(wěn)定控制系統(tǒng)

6.車身控制BCM,，包括車窗升降（包括力傳感-用于安全），天窗折疊,、滑動(dòng),，座椅升降調(diào)制，雨刮,，除霜器等,。

7.空調(diào)，采暖,，通風(fēng)控制,，包括壓縮機(jī)、冷凝器,、蒸發(fā)器風(fēng)扇,，膨脹閥等控制

8.電子開關(guān)和照明，包括大燈,、尾燈,、顯示背光，加減速,，電臺(tái),，CD等

9.ACC電子主動(dòng)巡航控制

10.安全氣囊自診斷和點(diǎn)爆控制

11.主動(dòng)式安全帶自診斷和點(diǎn)爆控制，回拉式安全帶點(diǎn)爆控制

12.EPS轉(zhuǎn)向控制,，HPS轉(zhuǎn)向控制

13.TPC胎壓控制

14.汽車儀表

15.防盜報(bào)警

16.車尾高度平衡系統(tǒng)

17.智能傳感器,，即帶ECU的傳感器

電動(dòng)汽車的ECU控制與傳統(tǒng)相比有以下不同：

1．去除了發(fā)動(dòng)機(jī)控制，添加進(jìn)了電機(jī)及其控制系統(tǒng)

2．電池及其管理系統(tǒng)

3．車載充電機(jī)

4．車身低速總線控制系統(tǒng)

5．車載記錄儀及運(yùn)行分析系統(tǒng)

6．故障診斷及安全管理系統(tǒng)

7．車輛安全運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)

8．車倆動(dòng)力綜合控制系統(tǒng)

9．應(yīng)用于AMT的TCU控制

我們不妨掰著手指頭數(shù)數(shù),，到底有多少個(gè)系統(tǒng)需要控制系統(tǒng)。自動(dòng)變速箱,、ABS系統(tǒng),、車載娛樂影音系統(tǒng)、四輪驅(qū)動(dòng)扭矩分配系統(tǒng),、主動(dòng)懸掛系統(tǒng),、安全氣囊+安全帶系統(tǒng)等等 這么多系統(tǒng)，都有自己的傳感器和處理器,，進(jìn)行單獨(dú)的運(yùn)算,，井水不犯河水肯定不行。像AMT與電機(jī)之間是需要配合的,，換擋過程需要VCU的配合,，大腳油門時(shí)需要變速箱的降擋等等多種狀態(tài)下,，二者是需要共享一大堆數(shù)據(jù)的，例如電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制,，自動(dòng)變速箱重新建立一套傳感器會(huì)造成成本浪費(fèi),，而且也是不切實(shí)際的。最好的辦法就是變速箱與發(fā)動(dòng)機(jī)ECU共享數(shù)據(jù),，這就催生了ECU之間的信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)——CAN數(shù)據(jù)總線,。同樣的CAN數(shù)據(jù)總線也在底盤電子設(shè)備上采用，例如ABS共享了底盤的諸多傳感器參數(shù),。

圖4

由圖4可以知道,，隨著汽車電子的高度電子化，自動(dòng)化,，集成化,，會(huì)有越來越多的ECU系統(tǒng)構(gòu)建成一個(gè)汽車電子的局域網(wǎng)絡(luò)CAN總線。集中綜合控制,、總線技術(shù),、汽車智能控制是未來汽車電子控制技術(shù)重點(diǎn)發(fā)展方向。集中綜合控制指的是單片機(jī)的類型將會(huì)啟用更高位數(shù)的,，各系統(tǒng)ECU向綜合一體發(fā)展,，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將可能切入，車載PC融入等等,。其中總線技術(shù)指的是各個(gè)ECU通過局域網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)車內(nèi)互聯(lián),，各ECU間信息共享。汽車智能控制指的是傳感技術(shù),，圖像識(shí)別技術(shù),，導(dǎo)航技術(shù)，將使汽車智能控制得到發(fā)展,。CAN數(shù)據(jù)總線的發(fā)展必然將所有的控制系統(tǒng)集為一體,。未來的ECU將會(huì)是強(qiáng)大的電腦系統(tǒng)，將整合電機(jī)及控制系統(tǒng),、自動(dòng)變速箱,、ABS系統(tǒng)、車載娛樂影音系統(tǒng),、四輪驅(qū)動(dòng)扭矩分配系統(tǒng),、主動(dòng)懸掛系統(tǒng)、安全氣囊+安全帶系統(tǒng)等等所有需要管理的部件,，我們可以享受汽車影音系統(tǒng),，可以玩PC-Game，可以接受GPS信號(hào)，甚至連一個(gè)杯架都會(huì)處于ECU的管理之中,。所以說ECU是汽車電子控制系統(tǒng)的核心技術(shù),。

8位MCU：主要應(yīng)用于車體的各個(gè)次系統(tǒng)，包括風(fēng)扇控制,、空調(diào)控制,、雨刷、天窗,、車窗升降,、低階儀表板、集線盒,、座椅控制,、門控模塊等較低階的控制功能。

16位MCU：主要應(yīng)用為動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng),，如引擎控制,、齒輪與離合器控制，和電子式渦輪系統(tǒng)等,；也適合用于底盤機(jī)構(gòu)上,，如懸吊系統(tǒng)、電子式動(dòng)力方向盤,、扭力分散控制,，和電子幫浦、電子剎車等,。

32位MCU：主要應(yīng)用包括儀表板控制,、車身控制、多媒體信息系統(tǒng)（TelemaTIcs）,、引擎控制,，以及新興的智能性和實(shí)時(shí)性的安全系統(tǒng)及動(dòng)力系統(tǒng)，如預(yù)碰撞（Pre- crash）,、自適應(yīng)巡航控制（ACC）,、駕駛輔助系統(tǒng)、電子穩(wěn)定程序等安全功能,，以及復(fù)雜的X-by-wire等傳動(dòng)功能,。

目前，16位MCU的生存空間似乎受到8位和32位MCU的不斷擠壓,。8位微控制器的處理器核心功率不斷提升，隨著嵌入式內(nèi)存容量的增加,，以及接腳數(shù)更具彈性,，再加上成熟的技術(shù)促使成本進(jìn)一步降低，讓8位微控制器的適用市場空間變得更大，能向上涵蓋一些16位MCU的應(yīng)用,，也能向下取代多數(shù)4位MCU,。32位MCU在越來越強(qiáng)調(diào)智能性、實(shí)時(shí)性和多樣化的今天十分具有市場潛力,，除了處理復(fù)雜的運(yùn)算及控制功能,，32位MCU產(chǎn)品也將扮演車用電子系統(tǒng)中的主控處理中心角色，也就是將分散各處的中低階電子控制單元(ECU)集中管理,。而這些能力都不是16位MCU所具備的,。

最后總結(jié)，ECU才是國人口中的單片機(jī),。