一种车用控制器的制作方法

1.本实用新型涉及车辆技术领域，特别是涉及一种车用控制器。

背景技术：

2.现有技术是动力域底盘域控制器，是一种基于mcu的硬件架构，至少包含电源管理电路、控制器局域网(can)通信电路、串行通讯网络(lin)通信电路等电路，这些电路组成了各种传感器采集、执行器控制、通信等的作用。当产品只有mcu的情况，算力会较小，按照英飞凌公司的tc3xx，中央处理器(cpu)性能是1.8-2.3dmips/mhz，所以6个cpu最多是2.3*300mhz*6＝4140dmips。这样的算力比智能手机的算力小很多，因此在处理大数据软件上算力不够。

技术实现要素：

3.鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种车用控制器，用于解决现有技术中算力不够的问题。
4.为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种车用控制器，增加了soc、电源管理电路、lpddr4存储器电路、emmc存储器电路、eeprom存储器电路、千兆以太网通信电路、以太网交换机通信电路、can通信电路、lin通信电路等。mcu与soc并存，融合了动力域、热管理域、底盘域、充电域的多种硬件功能，并且拥有高速算力高速处理软功能。
5.于本实用新型的一实施例中，一种车用控制器包括：
6.单片机(mcu)，所述mcu用于采集传感器信号、控制开关、唤醒充电和供电系统、给执行器供电、与外部通信；
7.微处理器(soc)，所述soc用于通信和进行计算；
8.所述mcu和所述soc使用千兆以太网通过以太网交换机进行数据与命令通信，通过串行外设接口(spi)进行数据与命令通信以及校核。
9.于本实用新型的一实施例中，所述soc通过以太网交换机通信电路和千兆以太网通信电路与第一外部控制器进行以太网通信。
10.于本实用新型的一实施例中，所述soc连接can通信电路，所述soc通过所述控制器局域网(can)通信电路与第二外部控制器进行can通信。
11.于本实用新型的一实施例中，所述soc连接串行通讯网络(lin)通信电路，所述soc通过所述lin通信电路与第三外部控制器进行lin通信。
12.于本实用新型的一实施例中，所述soc连接低功耗双倍数据速率内存(lpddr4)存储器电路，所述soc通过所述lpddr4存储器电路获得高随机存储(ram)容量。
13.于本实用新型的一实施例中，所述soc连接内嵌式存储器(emmc)电路，所述soc通过所述emmc存储器电路获得高只读存储(rom)容量。
14.于本实用新型的一实施例中，所述soc连接电可擦可编程只读存储器(eeprom)电路，所述soc通过所述eeprom存储器电路获得高eeprom容量。
15.于本实用新型的一实施例中，所述soc连接电源管理电路。
16.于本实用新型的一实施例中，所述电源管理电路可以提供不同的电源，至少包括以下电压之一：3.3v、1.8v、2.5v、1.1v和0.8v。
17.于本实用新型的一实施例中，所述mcu模块、所述soc以及所述soc所连接的电路集成在一块pcb板上，并在一个控制器中。
18.如上所述，本实用新型提供一种车用控制器，具有以下有益效果：将动力域、热管理域、底盘域、充电域集成在一个控制器内，这些领域的功能通过pcb上的电路与单片机直接连接，采集速度快，执行快，具有比现有技术复杂、先进、新颖的特点。
附图说明
19.图1显示为本实用新型的一种车用控制器的硬件架构示意图。
20.图2显示为本实用新型的一种车用控制器的soc与mcu连接示意图。
21.图3显示为本实用新型的一种车用控制器的电源管理电路给soc提供电源的示意图。
22.图4显示为本实用新型的一种车用控制器的can通信连接示意图。
23.图5显示为本实用新型的一种车用控制器的lin通信连接示意图。
24.图6显示为本实用新型的一种车用控制器的lpddr4存储器电路连接示意图
25.图7显示为本实用新型的一种车用控制器的emmc存储器电路连接示意图。
26.图8显示为本实用新型的一种车用控制器的过eeprom存储器电路连接示意图。
具体实施方式
27.以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其它优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。还应当理解，本实用新型实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本实用新型的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或者按照各制造商所建议的条件。
28.请参阅图1至图8。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
29.首先请参阅图1至图2，在一个优选实施例中，本实用新型提供一种车用控制器，图1显示了在单片机(mcu,motor control unit)1的基础上，增加一套微处理器(soc，system on chip)电路，包括soc2、电源管理电路3、以太网交换机通信电路4、千兆以太网通信电路
5、can(controller area network)通信电路6、lin(local interconnect network)通信电路7、lpddr4(low power double data rate sdram)存储器电路8、emmc(embedded multi media card)存储器电路9和eeprom(electrically erasable programmable read-only memory)存储器电路10，本车用控制器有了高算力的soc的arm核，也有大容量的内存。soc2算力越高、内存越大，处理软功能就越快。soc2以及soc2所连接的上述电路集成在一块pcb板上，并在一个控制器中。
30.mcu1通过以太网交换机通信电路4与soc2进行通信，也通过以太网交换机通信电路4、千兆以太网通信电路5与第一外部控制器(图中未示出)进行以太网通信。soc2也通过以太网交换机通信电路4、千兆以太网通信电路5与第一外部控制器(图中未示出)进行以太网通信，第一外部控制器可以是中央控制器、右区域控制器等。以太网交换机通信电路、千兆以太网交换机通信电路能够传输大量数据。电源管理电路3给soc2提供电源。soc2通过can通信电路6与第二外部控制器(图中未示出)进行can通信，第二控制器可以是高压电池包的电池控制管理器becm、电机控制器、车载充电控制器、制动控制器等。soc2通过lin通信电路7与第三外部控制器(图中未示出)进行lin通信，第三外部控制器可以是有lin通信的阀、水泵、栅格电机等。由于mcu1的can、lin通道数量有限，以英飞凌tc399为例，只有12路can、12路lin，而整车对本控制器的要求是16路can、16路lin，所以需要由soc2来承担4路can、4路lin。lpddr4存储器电路8使soc2获得高ram(random-access memory，随机存储器)容量，可并行多个应用程序和进程。soc2通过emmc存储器电路9获得高rom(read-only memory，只读存储器)容量,可存储大量数据。soc2通过eeprom存储器电路10获得高eeprom容量,该存储芯片可实现掉电后数据不丢失，用于存储重要的数据。
31.假设以瑞萨的rcar-m3作为soc，算力将增加31kdmips。假设以瑞萨的rcar-s4作为soc，算力将增加12.4kdmips。假设以nxp的s32g2作为soc，算力将增加14.5kdmips。假设以nxp的s32g3作为soc，算力将增加27.3kdmips。假设以ti的dra821作为soc，算力将增加32kdmips。具体根据软件对算力的要求进行选择合适的soc芯片。
32.如图2所示，mcu1通过以太网交换机通信电路与soc2进行通信，也通过以太网交换机通信电路、千兆以太网通信电路与第一外部控制器进行以太网通信；soc2也通过以太网交换机通信电路、千兆以太网通信电路与第一外部控制器进行以太网通信。mcu1通过rgmii(reduced gigabit media independent interface，减少千兆位媒体独立接口)、spi(serial peripheral interface，串行外设接口)和gpio(general purpose input output，通用输入输出)接口与以太网交换机通信电路连接。mcu1提供1gbit以太网mac(media access control介质访问控制)，使用rgmii连接到交换机。交换机的管理通过spi控制。交换机的gpio管脚也连接到mcu1。soc2通过spi与mcu1连接。soc2通过rgmii接口与以太网交换机通信电路连接。mcu1和soc2使用千兆以太网通过以太网交换机进行数据与命令通信，也通过spi进行数据与命令通信以及校核等。
33.连接mcu1和soc2的spi有4根线，分别是cs(chip select)、sck(serial clock)、mosi(master output slave input)和miso(master input slave output)。mcu1作为spi的主机，soc2作为spi的从机。cs是从机的片选信号，当有效此信号时，从机被选中，mcu1就可以与soc2进行通信。sck是时钟信号，由主机产生。mosi是主设备指令或者数据输出、从设备指令或者数据输入接口，是主机给从机发送指令或者数据的通道。miso是主设备指令或
者数据输入、从设备指令或者数据输出接口，是主机读取从机的状态或者数据的通道。
34.本实用新型提供的车用控制器使用以太网作为主干网通信，外部大量的信号通过以太网交换机发送到mcu1和soc2，mcu1和soc2内部的软件对这些信号进行以太网到flexray的网关路由、以太网到can的网关路由、以太网到lin的网关路由等，或者flexray到以太网的网关路由、can到以太网的网关路由、lin到以太网的网关路由等。mcu1和soc2通过以太网进行大量的数据交互。mcu1和soc2也通过spi进行控制命令的交互。
35.图3中的电源管理电路3用于给soc2提供电源，电源管理电路给soc2提供3.3v、1.8v、2.5v、1.1v、0.8v、3.3v等电源。电源供电是根据soc的型号，例如5v/3.3v/1.8v是给io模块供电,2.5v是给以太网模块供电，1.1v是给lpddr4模块供电，0.8v是给内核供电。
36.图4显示了soc2通过can通信电路6与第二外部控制器(图中未示出)进行can通信。外部的控制器可以是高压电池包的电池控制管理器becm、电机控制器、车载充电控制器、制动控制器等。soc2通过rxd(数据接收)、txd(数据发送)、spi与can通信电路6连接，以实现can信号的接收和发送。
37.图5显示了soc2通过lin通信电路6与第三外部控制器(图中未示出)进行lin通信。外部的控制器可以是有lin通信的阀、水泵、栅格电机等。soc2通过rxd(数据接收)、txd(数据发送)、en(使能)与lin通信电路6连接，以实现lin信号的接收和发送。
38.图6所示为soc2通过lpddr4存储器电路8获得高ram容量。soc2通过ddr a0-a15(地址线)、ddr ba0-2(存储体地址线)、ddr clk及clk#(时钟)、ddr cke(时钟使能)、ddr cs(芯片使能)、ddr dm0-3(数据遮蔽)、ddr odt0-1(内存信号终端)、ddr ras及cas及we(命令)、ddr reset(复位)、ddr d0-d31(数据线)、ddr dqs及dqs#0-3(信号同步闸门)与lpddr4存储器电路8连接，以获得高ram容量。lpddr4存储器电路8用于提供程序运算处理缓存空间，提供高速读写的数据总线和可靠的数据存储空间。
39.图7所示为soc2通过emmc存储器电路9获得高rom容量。soc2通过clk(时钟)、reset(复位)、cmd(命令)、d0-7(数据线)与emmc存储器电路9连接，以获得高rom容量，emmc存储器电路9为soc2提供掉电非易失存储空间，可用于存储应用程序以及高精度地图数据。soc2采用了存储器电路9和lpddr4存储器电路8相结合的存储结构，可节省了电路板的体积，并大大加快了系统的运行速度。
40.图8所示为soc2通过eeprom存储器电路10获得高eeprom容量。soc2通过spi与eeprom存储器电路连接，以获得高eeprom容量。
41.以上基于soc和mcu的混合硬件架构的本实用新型车用控制器，其中mcu一般可以选择英飞凌的tc397、tc399、tc4d，瑞萨的u2a16等。soc一般可以选择瑞萨的rcar-m3、rcar-s4，nxp的s32g2、s32g3，ti的dra821等。mcu加上soc，其算力能够处理大数据软件，例如可以做很多预测类的算法，增加车辆智能程度，提高车辆竞争力。
42.在一个优选实施例中，借助千兆以太网通信，可以收取定位信息，结合地图，能比驾驶员肉眼观察提前得知前方限速区域信息，提醒驾驶员减速。加了soc2后可配合能量回馈软件模型，规划车速和能量回馈。刹车可以让电机成为发动机发电给电池充电，加速就是电池放电。
43.在一个优选实施例中，在快速估算动力电池状态基础上，借助千兆以太网通信，可以收取定位信息，结合地图，获悉前方道路拥堵情况，估算2小时内动力电池放电及充电功
率需求，以便减少驾驶员的里程忧虑，推荐充电地点、可安全行驶里程等，并且根据2小时内动力电池放电及充电功率需求，合理规划电池电机等冷却回路能耗，也提升续航里程。
44.在一个优选实施例中，单片机mcu2连接了动力域、热管理域、底盘域和充电域的电路。在此基础上增加一套soc2电路，有高算力的soc2的arm核和大容量的内存，就拥有高速算力高速处理软功能。soc的算力越高、拥有的内存越大，其处理软功能越快。其中soc的高算力用于进行软件功能的处理，ddr和emmc用于提供内存和硬盘。soc可以对硬件采集进来的信号进行判断，并控制硬件执行。soc的高算力可以进行图像处理，且执行速度快。每个soc的应用场景不一样，有的适合应用到网关产品、有的适合应用到智能驾驶。
45.综上所述，本实用新型在mcu的基础上增加一套soc电路，包括soc、电源管理电路、lpddr4存储器电路、emmc存储器电路、eeprom存储器电路、千兆以太网通信电路、以太网交换机通信电路、can通信电路、lin通信电路等，增大了算力。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
46.上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

技术特征：

1.一种车用控制器，其特征在于，所述车用控制器包括：单片机mcu，所述mcu用于采集传感器信号、控制开关、唤醒充电和供电系统、给执行器供电、与外部通信；微处理器soc，所述soc用于通信和进行计算；所述mcu和所述soc使用千兆以太网通过以太网交换机进行数据与命令通信，通过串行外设接口spi进行数据与命令通信以及校核。2.根据权利要求1所述的一种车用控制器，其特征在于，所述soc通过以太网交换机通信电路和千兆以太网通信电路与第一外部控制器进行以太网通信。3.根据权利要求1所述的一种车用控制器，其特征在于，所述soc连接控制器局域网can通信电路，所述soc通过所述can通信电路与第二外部控制器进行can通信。4.根据权利要求1所述的一种车用控制器，其特征在于，所述soc连接串行通讯网络lin通信电路，所述soc通过所述lin通信电路与第三外部控制器进行lin通信。5.根据权利要求1所述的一种车用控制器，其特征在于，所述soc连接低功耗双倍数据速率内存lpddr4存储器电路，所述soc通过所述lpddr4存储器电路获得高随机存储ram容量。6.根据权利要求1所述的一种车用控制器，其特征在于，所述soc连接内嵌式存储器emmc电路，所述soc通过所述emmc存储器电路获得高只读存储rom容量。7.根据权利要求1所述的一种车用控制器，其特征在于，所述soc连接电可擦可编程只读存储器eeprom电路，所述soc通过所述eeprom存储器电路获得高eeprom容量。8.根据权利要求1所述的一种车用控制器，其特征在于，所述soc连接有电源管理电路。9.根据权利要求8所述的一种车用控制器，其特征在于，所述电源管理电路可以提供不同的电源，至少包括以下电压之一：3.3v、1.8v、2.5v、1.1v和0.8v。10.根据权利要求1所述的一种车用控制器，其特征在于，所述mcu模块、所述soc以及所述soc所连接的电路集成在一块pcb板上，并布置在所述车用控制器中。

技术总结

本实用新型提供一种车用控制器，涉及汽车技术领域，包括单片机(MCU)，MCU用于采集传感器信号、控制开关、唤醒充电和供电系统、给执行器供电、与外部通信；微处理器(SoC)，SoC用于通信和进行计算。MCU和SoC使用千兆以太网通过以太网交换机进行数据与命令通信，通过串行外设接口(SPI)进行数据与命令通信以及校核。本实用新型的车用控制器可以做很多预测类的算法，借助千兆以太网通信收取定位信息，结合地图，能比驾驶员肉眼观察提前得知前方限速区域信息增加车辆智能程度。借助千兆以太网通信，可以收取定位信息，结合地图，获悉前方道路拥堵情况，推荐充电地点、可安全行驶里程等，大大提高了车辆竞争力。高了车辆竞争力。高了车辆竞争力。