一种具有CPU冗余结构的ECU制造技术

本实用新型专利技术公开了一种具有CPU冗余结构的ECU，该ECU包括：第一CPU、第二CPU、第三CPU、存储单元、输入接口单元以及输出接口单元；其中，所述第一CPU和所述第二CPU规格相同，所述输入接口单元分别连接所述第一CPU和所述第二CPU，所述输出接口单元由切换电路选择性连通至所述第一CPU或所述第二CPU；所述第三CPU由逻辑电平232分别连通所述第一CPU和所述第二CPU，并且，所述第三CPU和所述切换电路电连接；所述存储单元和所述第三CPU通信连接。此种结构的ECU能够在保障ECU安全性和稳定性的同时降低软件的复杂度和开发成本。

A ECU with CPU redundant structure

The utility model discloses a redundant structure with CPU ECU, the ECU includes a first CPU, second CPU, third CPU, a storage unit, an input interface unit and an output interface unit; wherein, the first CPU and the second CPU of the same specification, the input interface unit is connected to the first CPU and the second CPU, the output port unit comprises a switching circuit selectively connected to the first CPU and the second CPU; the third CPU by the logic level 232 is respectively communicated with the first CPU and the second CPU, and the third CPU and the switching circuit is electrically connected; the the storage unit and the third CPU communication connection. The ECU of this structure can reduce the complexity and development cost of the software while guaranteeing the security and stability of the ECU.

【技术实现步骤摘要】
一种具有CPU冗余结构的ECU
本技术涉及整车控制领域，尤其涉及一种具有CPU冗余结构的ECU。
技术介绍
ECU(ElectronicControlUnit，即电子控制器单元)，又称为汽车的“行车电脑”或“车载电脑”，其用途就是控制汽车的行驶状态以及实现其各种功能。主要是利用各种传感器、总线的数据采集与交换，来判断车辆状态以及司机的意图并通过执行器来操控汽车。VCU(VehicleControlUnit，即整车控制器)作为ECU的一种类型，是整车控制策略的硬件载体，负责协调各电控单元工作，实现驾驶员的意图与整车效率优化，必须尽可能提高整车控制器的可靠性，同时，还需要采集各种状态信息进行分析，对极端情况下出现的故障状态进行迅速识别并采取相应的应对策略。大部分VCU为了简化电路以期降低硬件成本，通常采用一个CPU(CentralProcessingUnit,即中央处理器)进行信号处理。这种设计方案缺点是不能保证对整个系统进行能量管理及各部件的协调控制的准确性，当系统数据交换量大时，核心器件CPU发生故障，整个系统出现瘫痪不能工作状态，安全性和可靠性不能满足要求，从而影响整车性能，甚至会有造成严重事故的隐患。如中国专利申请(CN101339432A)公开了一种整车控制器监控系统及其实现方法，该整车控制器监控系统包括外围控制器和整车控制器，该整车控制器包括主CPU、从CPU和安全线监控电路；主CPU和从CPU通过SPI(串行外设接口)总线进行通讯，主CPU和从CPU通过安全线与安全线监控电路相连；安全线监控电路通过安全线与外围控制器直接相连，整车控制器通过CAN总线与外围控制器相连。其中，整车控制器监控系统的实现包括以下步骤：1)整车控制器的主CPU、从CPU共同采集刹车和油门踏板信号，并通过安全线和安全线监控电路直接与外围控制器IO口直接相连；2)在正常工作模式下，从CPU对主CPU进行通讯监控，当主CPU出现异常时，从CPU代替主CPU通过拉低安全线直接通知外围控制器，使整车系统进入安全模式。上述的整车控制器监控系统通过在原有单CPU的基础上增加一片从CPU以替代出现异常的主CPU进行运行，进而保证整车控制器的安全性和稳定性。但上述的整车控制器监控系统中，由于从CPU采用查询方式接收来自主CPU的数据，整车控制器通过从CPU的主程序周期性查询状态标志，来判断整车系统是否进入异常状态，从而进行异常模式操作，这种从CPU采用SPI对主CPU进行通讯监控的方式增加了ECU软件设计的复杂度。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种具有CPU冗余结构的ECU，旨在提高ECU安全性和稳定性的前提下降低软件设计的复杂度。为达此目的，本技术采用以下技术方案：一种具有CPU冗余结构的ECU，具有如下特征，包括：第一CPU、第二CPU、第三CPU、存储单元、输入接口单元以及输出接口单元，其中，第一CPU和第二CPU规格相同，输入接口单元分别连接第一CPU和第二CPU，输出接口单元由切换电路选择性连通至第一CPU或第二CPU；第三CPU由串口(例如逻辑电平232)分别连通第一CPU和第二CPU，并且，第三CPU和切换电路电连接；存储单元和第三CPU通信连接。上述的ECU中设置相同规格的第一CPU和第二CPU，当第一CPU正常运行时，第二CPU作为热备份，并由第三CPU监控第一CPU和第二CPU的工作状态；当第一CPU发生故障时，第三CPU控制切换电路连通输出接口单元和原先作为热备份的第二CPU，即以第二CPU代为执行第一CPU的工作，从而保障ECU运行的安全性和稳定性。由于相同规格的第一CPU和第二CPU只需匹配相同的运行软件，从而能够降低软件的复杂度和开发成本。进一步的，上述的ECU中，还具有如下特征：存储单元包含FLASH(非易失存储器)、FRAM(铁电存储器)以及EEPROM(电子可擦除只读存储器)中至少一种存储器，其中，FLASH和FRAM分别由SPI连接至第三CPU，EEPROM由IIC(集成电路总线)或SPI连接至第三CPU。上述的ECU中，存储单元能够记录第一CPU和第二CPU的运行参数、故障信息，起到黑匣子的作用，便于后续的诊断维修。进一步的，上述的ECU中，还具有如下特征：还包含由SPI连接至第三CPU的系统基础芯片。上述的系统基础芯片能够向第三CPU独立供电。进一步的，上述的ECU中，还具有如下特征：系统基础芯片的型号为MC33907或MC33908。采用上述型号的系统基础芯片能保证CPU较高的运行可靠性。进一步的，上述的ECU中，还具有如下特征：切换电路为双刀双掷电子模拟开关或继电器阵列。上述的ECU具有CPU切换响应快的优点，能够实现第一CPU和第二CPU的无缝切换。进一步的，上述的ECU中，还具有如下特征：输入接口单元包含数字量输入模块、模拟量输入模块以及频率输入模块中的至少一种。进一步的，上述的ECU中，还具有如下特征：输出接口单元包含多路CAN收发器、数字量输出模块以及模拟量输出模块中的至少一种。进一步的，上述的ECU中，还具有如下特征：还包括电源和连接电源的EMI(电磁干扰)单元，电源向第一CPU、第二CPU、存储单元、输入接口单元以及输出接口单元供电。上述的ECU能够减少电磁干扰。进一步的，上述的ECU中，还具有如下特征：第一CPU1和第二CPU2均为MPC5604B芯片，第三CPU为S32K144芯片。采用上述芯片的ECU中，第三CPU的功能安全等级大于第一CPU和第二CPU的功能安全等级，从而确保第三CPU可靠工作。附图说明图1是实施例中ECU的结构框图。附图中：1、第一CPU；2、第二CPU；3、第三CPU；4、存储单元；41、EEPROM；42、FLASH；43、FRAM；5、输入接口单元；51、数字量输入模块；52、模拟量输入模块；53、频率输入模块；6、切换电路；7、输出接口单元；71、CAN收发器；72、数字量输出模块；73、模拟量输出模块；8、系统基础芯片；9、电源；10、EMI单元。具体实施方式下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本技术的技术方案。图1是实施例中ECU的结构框图，如图1所示，本实施例提供了一种具有CPU冗余结构的ECU，该ECU包括：第一CPU1、第二CPU2、第三CPU3、存储单元4、输入接口单元5、输出接口单元7、电源9、EMI单元10、。具体的，第一CPU1和第二CPU2规格相同，第三CPU3由逻辑电平232分别连通第一CPU1和第二CPU2。本实施例中，第一CPU1和第二CPU2均为MPC5604B芯片，第三CPU3为S32K144芯片。即第三CPU3的芯片功能安全等级高于第一CPU1和第二CPU2的芯片功能安全等级。本实施例中，输入接口单元5分别连接第一CPU1和第二CPU2，其中，输入接口单元5包含：数字量输入模块51、模拟量输入模块52以及频率输入模块53。当然，在本技术提供的其他实施例的ECU中，输入接口单元5包含数字量输入模块51、模拟量输入模块52以及频率输入模块53中的至少一个即可。本实施例中，输出接口单元7由切换电路6选择性连通至第一CPU1或第二CPU2，并且，第三CPU3和切换电路6电连接。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有CPU冗余结构的ECU，其特征在于，包括：第一CPU、第二CPU、第三CPU、存储单元、输入接口单元以及输出接口单元；其中，所述第一CPU和所述第二CPU规格相同，所述输入接口单元分别连接所述第一CPU和所述第二CPU，所述输出接口单元由切换电路选择性连通至所述第一CPU或所述第二CPU；所述第三CPU由串口分别连通所述第一CPU和所述第二CPU，并且，所述第三CPU和所述切换电路电连接；所述存储单元和所述第三CPU通信连接。

【技术特征摘要】
1.一种具有CPU冗余结构的ECU，其特征在于，包括：第一CPU、第二CPU、第三CPU、存储单元、输入接口单元以及输出接口单元；其中，所述第一CPU和所述第二CPU规格相同，所述输入接口单元分别连接所述第一CPU和所述第二CPU，所述输出接口单元由切换电路选择性连通至所述第一CPU或所述第二CPU；所述第三CPU由串口分别连通所述第一CPU和所述第二CPU，并且，所述第三CPU和所述切换电路电连接；所述存储单元和所述第三CPU通信连接。2.根据权利要求1所述的具有CPU冗余结构的ECU，其特征在于，所述存储单元包含FLASH、FRAM以及EEPROM中至少一种存储器；其中，所述FLASH和所述FRAM分别由SPI连接至所述第三CPU，所述EEPROM由IIC或SPI连接至所述第三CPU。3.根据权利要求1所述的具有CPU冗余结构的ECU，其特征在于，还包含由SPI连接至所述第三CPU的系统基础芯片。4.根据权利要求3所述的具有CPU...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建，靳旭，吴生先，
申请(专利权)人：微宏动力系统湖州有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江,33