定睛一看，這不就是兩個英飛凌的單片機(jī)的合體嘛。

ECU原來指的是engine control unit，即發(fā)動機(jī)控制單元，特指電噴發(fā)動機(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)動機(jī)ECU有很多的公司稱之為EMS，engine management system。隨著汽車電子自動化程度的越來越高，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總線來解決這個問題。因為CAN總線能將車輛上多個ECU之間的信息傳遞形成一個局域網(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”噴射燃油，發(fā)動機(jī)需要多少燃油，在什么時刻噴入，這與發(fā)動機(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，對信號進(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輸入電路的信號既有模擬信號也有數(shù)字信號，輸入電路中的模／數(shù)轉(zhuǎn)換器可以將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，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，使其驅(qū)動被控的調(diào)節(jié)伺服元件工作。，例如繼電器和開關(guān)等。因此，ECU實際上是一個“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)字信號處理器，脈沖發(fā)生器，脈沖分配器，電機(jī)驅(qū)動單元，放大單元，強(qiáng)弱電隔離等元器件。整塊電路板設(shè)計安裝與一個鋁質(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；軟件存儲在ECU中支配電子控制系統(tǒng)完成實時測控功能。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的輸入信號主要有三種形式，模擬信號、數(shù)字信號(包括開關(guān)信號)、脈沖信號。模擬信號通過A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號提供給微處理器?？刂葡到y(tǒng)要求模數(shù)信號轉(zhuǎn)換具有較高的分辨率和精度(>10位)。為了保證測控系統(tǒng)的實時性，采樣間隔一般要求小于4ms。數(shù)字信號需要通過電平轉(zhuǎn)換，得到計算機(jī)接受的信號。對超過電源電壓、電壓在正負(fù)之間變化、帶有較高的振蕩或噪聲、帶有波動電壓等輸入信號，輸入電路也對其進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理。

而微處理器首先完成傳感器信號的A/D轉(zhuǎn)換、周期脈沖信號測量和其它有關(guān)汽車行駛狀態(tài)信號的輸入處理，然后計算并控制所需的輸出值，按要求適時地向執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)送控制信號。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通過輸出處理電路處理后再驅(qū)動執(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)動機(jī)啟動工況等使汽車蓄電池電壓有較大波動時，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方面：計算、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)動機(jī)控制，點火，氣門正時調(diào)節(jié)，節(jié)氣門調(diào)節(jié)，啟動電機(jī)調(diào)節(jié)，啟動離合調(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.自動變速箱控制，繼電器或電磁換向閥控制

4.主動懸架，空氣彈簧剛性和阻尼孔大小調(diào)節(jié)

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

9.ACC電子主動巡航控制

10.安全氣囊自診斷和點爆控制

11.主動式安全帶自診斷和點爆控制，回拉式安全帶點爆控制

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

電動汽車的ECU控制與傳統(tǒng)相比有以下不同：

1．去除了發(fā)動機(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)，到底有多少個系統(tǒng)需要控制系統(tǒng)。自動變速箱、ABS系統(tǒng)、車載娛樂影音系統(tǒng)、四輪驅(qū)動扭矩分配系統(tǒng)、主動懸掛系統(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，自動變速箱重新建立一套傳感器會造成成本浪費，而且也是不切實際的。最好的辦法就是變速箱與發(fā)動機(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，自動化，集成化，會有越來越多的ECU系統(tǒng)構(gòu)建成一個汽車電子的局域網(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)重點發(fā)展方向。集中綜合控制指的是單片機(jī)的類型將會啟用更高位數(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ECU通過局域網(wǎng)技術(shù)實現(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將會是強(qiáng)大的電腦系統(tǒng)，將整合電機(jī)及控制系統(tǒng)、自動變速箱、ABS系統(tǒng)、車載娛樂影音系統(tǒng)、四輪驅(qū)動扭矩分配系統(tǒng)、主動懸掛系統(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，甚至連一個杯架都會處于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)用為動力傳動系統(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時性的安全系統(tǒng)及動力系統(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、實時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)。