本内容包括详细的汽车电子术语，汽车电源KL15、KL30介绍，详细深入的跛行模式介绍(含可用于量产的电路)，电子元件选型，汽车电子电路的EMC，电池供电静态电流控制，文件的制做 等。紫色文字是超链接，点击自动跳转至相关博文。持续更新，原创不易！
目录：
一、相关术语介绍
二、开发流程介绍
三、汽车电源KL15、KL30
1、汽车电源
2、自动档汽车打火启动和起步步骤
3、汽车发动机ECU的电源控制电路
1）点火开关控制式 2）发动机ECU控制式
4、KL15、KL30、KL31、KL61 的含义
5、汽车启动步骤
6、起动机控制电路
四、汽车LimpHome跛行模式
1、概述
2、门电路
3、带有LimpHome功能的芯片
1）SBC功能框图 2）UJA1079的LimpHome功能 3）UJA1169的LimpHome功能
4）TLE9461的LimpHome功能
4、串行通信锁存芯片
5、总结
五、电子元件选型
1、选型标准
1）概述 2）三种AEC主要区别
2、选型方法
1）得捷官网选择电子元件 2）嘉立创官网选择电子元件 3）TI官网选择电子元件
3、汽车应用MOS管的高边与低边驱动
六、汽车电子电路的EMC
1、无源晶振的处理
2、展频技术的应用
七、电池供电产品静态电流控制
八、编程
1、16位单片机在线升级bootloader
九、相关标准
十、文件的制做
附录1、汽车灯
1、位置灯
附录2、新能源电动汽车的充电
附录3、常电
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一、相关术语介绍
1、汽车OTA
全称“Over-The-Air technology ”，即空中下载技术，通过移动通信的接口实现对软件进行远程管理，传统的做法到4S店通过整车OBD对相应的ECU进行软件升级。OTA技术最早2000年出现在日本，目前通过OTA方式升级软件广泛应用于智能手机。
汽车OTA升级就像电脑视窗系统的升级，也可以理解为手机系统的升级。每次升级都可以改进、修补漏洞或获得更多功能、性能提升或视觉效果提升，这种更新是通过联网后在线检测、版本匹配、将新代码下载到本地，然后执行安装、验证等程序。
而OTA的出现，让4S店在汽车升级过程中不再是必要环节，而整个OTA的架构和流程也并不复杂，通过生成更新包、传输更新包和安装更新就可以实现。
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2、IGN：Ignition 电源状态
3、BCM：Body Control Module 车身控制模块
其控制对象是采用高灵敏度带唤醒及睡眠检测的高频收发器，实现车门车窗遥控上锁与开锁、电动后视镜(工作原理移步：)、中控门锁、玻璃升降装置、车灯(远光灯、近光灯、位置灯、制动灯、转向灯、雾灯和车内照明等)、车窗加热化霜装置、仪表背光调节和电源分配。驱动负载的执行元件为电机(步进电机、永磁电机、伺服电机等)、电磁阀与电磁开关。负载功率从数瓦到数十瓦、上百瓦不等。BCM内部装置有继电器等功率器件。可直接控制较大的负载。
其详细原理移步：车身控制模块BCM。
4、ECU：Electronic Control Unit 电控单元
控制重点是发动机。
5、DTC: Diagnostic Trouble Code 诊断故障代码
6、OBD：On Board Diagnostics 一种为汽车故障诊断而延伸出来的一种检测系统
7、DBC：Data Base CAN 汽车CAN总线DBC文件
8、DBC：Dynamic Body Control 动态车身控制系统
9、ODB：On-Board Diagnostics 车载自动诊断系统
10、AUTOSAR：AUTomotive Open System ARchitecture 汽车开放系统架构
11、SCM：Steering Column Module 转向柱模块
12、IPM：Intelligent Power Module 智能功率模块
13、DUT：Device Under Test 受试装置
14、IP：Interface Port 接口
15、IPS：Intelligent Power Switch 智能功率开关
16、CCP：CAN Calibration Protocol CAN标定协议
17、MBD：Model Based Definition 模型定义
18、EMS：Electromagnetic Susceptibility 电子元件对外界的干扰
19、HCU：混合动力整车控制器
20、VCU：Vehicle Control Unit 整车控制器
21、CTS：Component Technical Specification 零件技术规范
22、ASIL：Automotive Safety Integrity Level 网络汽车安全完整性等级
23、PDU：Power Distribution Unit 高压配电单元
24、BDU：Battery energy Distribution Unit 电池能量分配单元，又被称为电池切断单元Battery Disconnect Unit
注：关于PDU与BDU介绍可见：深入解读PDU/BDU。
25、AVN：Audio(音频)、Video(视频)、Navigation(导航)集成一体化的车载主机，在国内俗称的“DVD导航主机”
26、AVM：Around View Monitor 全景影像的系统
27、FATC：Fully Automatic Temperature Control 全自动温度控制
28、HUD：Header Up Device 抬台显示系统
29、AMP：功放
30、PPAP：Production Part Approval Process 生产件批准程序
31、PSW：Part Submission Warrant 零件提交保证书
32、APQP：Advanced Product Quality Planning 产品质量先期策划
33、SOR：Specification Of Requirements 指顾客方针对供应商发出的产品规格要求，一般是一个项目启动后，在供应商招标时发给供应商，其中包含产品的价格、质量、数量等各方面比较详细的要求。
34、CTS：Component Technical Specification 零部件技术规范
35、IPC：Instructment Panel Clust Module 组合仪表板
36、EWO：Engineering Work Order 汽车制造企业工程更改
37、BMS：Battery Management System 电池管理系统
38、SOC：State of Charge 电池的充电状态
也称为剩余电量，代表电池使用一段时间或长时间保持后剩余的可放电电量与其充满电的电量之比，通常用百分比表示。
用一个字节的十六进制表示，即两位数(取值范围为0~100)，表示剩余电量为0%~100%，当SOC=0时，电池完全放电，当SOC=100%时，电池充满电。电池的SOC(充电状态)反映了电池的实际可用功率，是电动汽车运行中非常重要的指标。
39、EBS：Electronics Brake Systems 电子制动系统
40、PnG：Pulse and Gliding 踩油门策略或加速-滑行策略
油门一踩一松利用踩油门时带来的前进动力来带动松油门时的汽车滑行，有相关数据显示，PNG加速-滑行策略比匀速模式要省47%的燃油。但不建议使用png，油门一踩一松的会使乘车人不适，且安全系数无法保障。
41、ACC：Automatic Cruise Control 自适应巡航控制
42、ECM：Engine Control Module 发动机控制模块
43、TCM：Transmission Control Module 变速箱控制模块
44、EBCM：Electronic Brake Control Module 电子制动模块
45、EPS：Electrical Power Steering 电子助力转向
46、AHL：Automatic Headlamp Leveling 自动大灯水平
47、SDM：Airbag Control Module 安全气囊模块
48、UPA：Universal Park Assist 驻车辅助模块
49、ECC：Electronic Climate Control 电子温度控制模块
50、PEPS：Passive Entry Passive Start 主动进入/无钥匙启动
51、IRC：Intergated Radio Controller 收音机控制器
52、SAS：Steering Angle Sensor 方向盘角度位置传感器
53、IMU：Inertia Measurement Unit 惯性检测单元
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100、暗电流叫做“静态电流(Static Current)”或“静态功耗”
101、BusBar：母排; 汇流排; 汇流条
10 2、HSG、BSG、ISG 经常听说的HSG、BSG、ISG电机，都是怎么回事儿？
103、DRE：Design Release Engineer 设计发布工程师
104、汽车生产中一般有OTS(Off Tooling Samples)工装样件、试生产和PPAP生产、SOP。
其中，OTS是工装样件的意思，就是说工装样件一般情况下已经开了模具，不能直接用于销售的，只是供应商和车厂用来做一些试装和验证的。工装样件(OTS)在产品开发过程中，处于设计阶段的后半程。主要用于性能、制造可行性及品质可行性方面的评价，目的就是验证大规模生产零件供应商的硬工装的能力（主要是模具和夹具方面）, 只是没有将生产节拍纳入考量。
105、ESOW：Engineering Statement of Work 工程工作说明书
对关键系统产品的功能、性能、测试与试验以及设计约束进行定义。
106、定义 ASIL ASIL(Automotive Safety Integrity Level) 表示汽车安全性等级，读作“阿西尔”。这是 ISO 26262 标准针对道路车辆的功能安全性定义的风险分类系统。该标准将功能安全定义为“不存在由电气电子系统故障行为相关的危害引起的不合理风险”。ASIL根据对汽车部件的危害概率和承受度，确立符合 ISO 26262 标准的安全要求。
ISO 26262 确定了四种 ASIL- A、B、C 和 D。ASIL A 代表最低程度的汽车危害，ASIL D 则代表最高程度的汽车危险。
安全气囊、防抱死制动系统和动力转向系统必须达到 ASIL D 级，这是应用于安全保障的最严苛等级，因为其失效带来的风险最高。而安全等级范围的最低等级，如后灯等部件，仅需达到 ASIL A 级即可。大灯和刹车灯通常是 ASIL B 级，而巡航控制通常是 ASIL C 级。
107、PCN：Product Change Notification 产品变更通知
108、FMEA：Failure Mode Effect and Analysis 潜在失效模式及后果分析
1）DFMEA：Design Failure Mode Effect and Analysis 设计潜在失效模式及后果分析
2）类似PFMEA :Product Failure Mode Effect and Analysis 生产潜在失效模式及后果分析
109、EOL
1）EOL：End Of Life 一般指项目终止
项目终止是项目生命周期的最后阶段的最后一步，它的出现标志着项目的目标已经实现，或是该项目的目标已不再需要或是不可能实现。无论哪一种情况出现，都表明该项目已经到达终点。
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2）汽车EOL测试中的EOL：End Of Line汽车生产线下线检测仪测试
110、FMEDA：Failure Mode Effect and Diagnostic Analysis 失效模式影响与诊断分析， 功能安全分析 方法之一。
故障分类：
从违反系统输出要求的角度来讲，故障可以分为：单点故障、 残余故障、 两点故障、 潜伏故障和多点故障等。为了减少故障发生率，系统通常增加一些安全机制，或其他技术手段实现，用于探测故障控制失效，以使产品能进入或保持于安全状态。
①安全故障：指某个故障，它不会显著地增加违反安全目标的概率。
②单点故障：单点故障指某个硬件单元中的某个故障，它无法被 “安全机制” 探测到， 并且它会直接导致安全目标的违反。
③残余故障：在某个硬件单元中被诊断的故障的残存部分， 即没有被诊断覆盖（诊断覆盖率>0%)到的那部分故障，井且它会立即导致安全目标的违反。
④两点故障： 指某个故障，只有当它和另外一个故障共同作用后，才造成了安全目标的违反。
⑤多点故障：大于两个障共同组合后引起的失效，通常可以忽略。如果 “多点故障” 可以被识别，则应归类为 ”可检测的多点故障”；如果 “多点故障”可以被探知，并且能够被驾驶员控制（如：前灯变暗 的缺陷），则应归类为“可感知的多点故障”。
⑥潜伏故障：多点故障中未被探测到的错误，称为潜伏故障，具有违背安全目标的危险。
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二、开发流程介绍
PS:项目开始 Project Starts
PC:项目策略确认 Project Confirmation
PA:项目批准 Project Approval
LR:投产准备 Launch Readiness
LS:投产签发 Launch Signature
汽车设计领域：CV概念验证，DV设计验证，PV产品验证。
设计开发流程简单的分为CV（Concept Verification产品概念阶段验证）、DV（Design Verification产品开发样件验证）、PV阶段（Process Verification批量生产产品验证）三个阶段。
DV是DesignVerification设计验证，此时可以是手工件或者模具件。主要工作是对前期设计的结构、材料、功能、性能等等进行综合评估，同时暴漏设计过程中的问题点，并进行相应的整改来支持 TG2数据 (最终冻结状态的产品数据，上汽术语 )的制作及后期模具件的开发。
PV是ProductVerification产品验证，必须是模具件，并从供应商的量产生产线上做出来的零件。对产品的振动、“三高” 的耐久、可靠性及稳定性等进行验证。PV之后的零件再完成PPAP审核，就具备了量产供货资格了。
初版原理图->原理图冻结->PCB设计->固件开发->数摸设计->功能a样品->测试及整改->数模冻结->DV实验->模具/工装->PV实验
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三、汽车电源KL15、KL30
1、汽车电源
一般来讲，传统能源汽车的电源主要来源于电池和发电机，电池为汽车启动提供能量来源，当汽车 启动完成之后，汽车的发电机又会为电池充电。
由于发电机和发动机靠皮带连接，所以广义上也称发动机发电。而发电机能转多快，或者能输出多少电能，取决于发动机的转速，因为这俩是一根皮带连在一起，所以有了发电机调节器，它能根据发电机的转速（也就是引擎的转速）或者电瓶的电量情况，自动调整发电机产出的电量。所以发电机调节器是一个汽车电源系统重要的部件。
前面提到车载电源的供电是由被引擎带动的发电机产生的，而 电瓶主要的作用在于让车辆启动， 在启动后基本会进入充电模式，不会再长时间介入放电，这就是为什么汽车启动后拔掉电瓶不会熄火。因为车辆在怠速情况下，发电机的电能已经可以满足点火线圈喷油嘴油泵等必要设备的运转。
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2、自动档汽车打火启动和起步步骤
1）插入锁匙在Lock位置先不要扭动，等2秒左右。
2）扭动锁匙可以直接通过ACC位置停在ON位置等待5秒左右，这时能听到汽车有响声，那是汽车电脑开机工作检测各个设备的情况，油汞抽油等，所以要等待几秒等电脑工作完成。还要确保汽车档位是处于P档或N档。当然其它档位也打不了火。只能P档和N档才可以打火（手动档的汽车是任何一个档都可以打火）。 这是转速表指针是静止不动的。
3）在ON位置等待5秒左右后，扭动锁匙到START位置打火，打火时间不要过长，最好不要超过3秒，听到汽车发动机启动后马上松手，让锁匙自动回到ON位置。
发动机启动后不要马上操作，还是要等待30秒左右热机，这个主要是看温度决定，夏天等的时间短10秒左右就可以了，冬天就要等待1分钟或者更长时间，如果不好判断的就看转速表， 最理想的是等转速表指针降到1000转以下。
4）这时就踩住脚刹，将档位推到D档。
5）然后松开手刹，再慢慢松开脚刹，汽车向前开走，如果是推到R档，汽车就是向后开的哈。
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3、汽车发动机ECU的电源控制电路
上述的情景能够合理有效的运转，则是靠汽车发动机ECU的电源控制电路，控制电路主要分为2 种：
1）点火开关控制式
根据上面的电路原理图可以看出，点火开关闭合后，电流流进EFI主继电器线圈，触点闭合，给发动机ECU的+B和+B1端子提供电压，发动机 ECU 开始控制发动机工作，随后发动机带动发电机为 EFI线路充电或者供其他ECU供电。
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2）发动机ECU控制式
当点火开关闭合时，蓄电池向发动机ECU的IG SW端子供电；发动机ECU又通过M-REL向EFI主继电器提供控制信号，使EFI主继电器接通，从而蓄电池通过EFI主继电器向发动机ECU的+B 端子提供电源电压。
这种方式的优点：EFI主继电器向ECU提供电源，断开点火开关后，ECU在一段时间内仍能为发动机提供电压，这就是 发动机控制的延时供电技术。
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4、KL15、KL30、KL31、KL61 的含义
（1）KL15 表示 Zündschloss 信号，就是发动机点火信号（对应汽车钥匙的 IGN 状态），也表示车钥匙扭动，启动汽车的信号。大部分 ECU 都需要在汽车启动状态时才能工作的，如底盘系统的 ECU、ABS、ESP、ABM 等。
有的还会分 KL15R（R 表示 Radio），就是钥匙旋转到收音机工作的地方（对应汽车钥匙的 ACC 状态），但是车子还没启动，像仪表盘、门窗就是就是接这个信号。这个信号由 Zentrale Elektrik（汽车内的总电箱）供电，经过保险丝引出来接到各个 ECU 的 KL15 管脚。
（2）KL30 是 ECU 供电源（即连接到车载电池），提供 ECU 的工作电压，一般是 11V 到 15V。部分 ECU 可以在汽车熄火状态下工作（对应汽车钥匙的 OFF 状态），如车身控制模块BCM。
（3）KL31 是 ECU 接地源。KL31 信号会接到汽车的公共接地端上，一般是 W 打头的如 W4 表示发动机挡板的接地端。汽车上一般会有几个公共接地端，分布在发动机、仪表盘、车底、车顶、后车厢附近，用于 ECU 共地，保持共地电压一致。
（4）KL40 表示48V电池的正极。
（5）KL41表示48V的负极。
（6）KL61 或者 Klemme D+是表示发动机启动信号，严格定义是指发动机连接的发电机指示灯信号。不过发电机是有发动机驱动的，所以就是表示发动机启动。
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15、30前面KL的含义：它是德语Klemme的缩写，指的是ECU的管脚，跟常用的Pin一个意思。
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5、汽车启动步骤
What is acc position on car ignition?
ACC = Accessories n.附件，adj.辅助的
The ignition switch generally has four positions: off、accessories、on and start.
点火开关四个档位：LOCK(关闭档)、ACC(附件档)、ON(点火档)、START(起动档)，这是写给车主用户看的。实际上， 在汽车电子行业，它们分别对应4种电源模式：OFF模式、ACC模式、RUN模式、CRANK模式。
①OFF模式：就是上图的LOCK，代表车辆电源未通电，此时整车CAN网络一般也处于休眠状态。
②ACC模式：对应上图的ACC，Accessory的简称，整车上电状态，整车通电了，CAN网络也会唤醒并开始传输信号，但是发动机未启动，整车基本通上了12V的电源电压，此时车窗可用，空调可以开启(但是由于发电机未开启，空调制冷制热压缩机都无效果，只有鼓风机在吹风)。
③CRANK模式：对应上图START，发动机点火状态，即发动机已经启动，实际操作中，就是将钥匙拧到底，等发动机点火成功后，钥匙孔反弹到上图的ON，也就是下面说的RUN模式。
④RUN模式：对应上图的ON，发动机处于运行模式，此时发电机也运行，并给蓄电池充电，此时的空调制冷制热都可用。
以上4个模式，在无钥匙启动系统也是一样的，可以自己体验下短按上电进入ACC模式，长按点火就是CRANK，点火后松开。
电源接通状态，按一般的点火开关档位(OFF档、ACC档、ON档、START档)
KL15一般是在ON档这个位置(点火开关转到这个位置时，对引的脚位上电)
KL30是接常电，直接接蓄电池的电源。
解释如下：不得不说德国的汽车制造影响了整个世界的汽车工业，虽然只是一个符号。
KL is the abbreviation for 'klemme' which is the German term for connector / connection.
KL15 is ignition switch position #2 (on)
KL30 is battery positive, hot at all times
KL31 is battery negative, connected all the time
KL50 is ignition position #3 (start)
KLR means ignition switch position #1 (accessory)
KL30和KL31 简单来说，就是汽车电池的正负极。
KLR、KL15、KL50代表的是汽车系统的三种电源模式。
| KLR | 汽车电源的ACC模式 | Radio 档、启动功能、收音机 |
| KL15 | 汽车的Run 模式 | 启动功能、空调、升降车窗 |
| KL50 | 汽车的Crank 模式 | 点火档 |
这三种模式对应于汽车三个继电器的开闭。
| / | ACC | Run | Crank |
| IGN1 | OFF | ON | ON |
| IGN2 | OFF | ON | OFF |
| Start | OFF | OFF | ON |
（1）锁车后钥匙会处于LOCK状态，此时钥匙门不仅锁住方向，同时切断全车电源。
（2）ACC状态接通汽车部分电器设备的电源，如CD、空调等。
（3）正常行车时钥匙处于ON状态，这时全车所有电路都处于工作状态。而Start档是发动机启动档位，启动后会自动恢复正常状态也就是ON档。 IG1和IG2都是属于ON档。
（4）Off全车除了常火（如应急灯、时钟等的记忆功能）外，均不供电。
（5）ACC 是附件档，部分车载附属设备供电，如视听系统、仪表灯、灯光等。也就是说，车停在哪里，发动机不转，除了空调不能用外，车内的设备基本都可以用。
（6）IG-ON是汽车点火档，在保证ACC供电的基础上，增加了发动机的点火功能。
（7）ST是启动档，主要给发动机启动系统供电，这时一般会切断ACC档的电路，已保证发动机顺利启动。
（8）AM1、AM2是从前舱配电盒进入点火开关的常电。
（9）当点火开关打到ACC档时，AM1和ACC接通，档点火开关打到ON档时，AM2和IG1接通，AM1和ACC、IG2接通，当钥匙打到START档时，AM1和ACC、IG2断开，AM2和IG1、START接通。
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6、起动机控制电路
起动电机又叫马达，它将蓄电池的电能转化为机械能驱动齿轮产生机械运动。传动机构将驱动齿轮啮合入飞轮齿圈，同时 能够在发动机起动后自动脱开。
汽油起动机是一种带有离合器与变速机构的小型汽油机，功率大且受气温影响较小，可起动大型内燃机，并适用于高寒地带。
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常见的起动系统控制电路有起动开关直接控制、起动继电器控制和起动复合继电器控制等几种。目前，高端车上采用带防盗车载计算机控制起动系统。
1）起动开关直接控制起动系统
起动开关直接控制是指起动机由起动开关(点火开关或起动按钮)直接控制，如图所示。起动功率较小的汽车常用这种控制形式。
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2）起动继电器控制起动系统
起动继电器控制是指用起动继电器触点控制起动机电磁开关的大电流，而用点火开关或起动按钮控制继电器线圈的小电流，起动继电器的作用就是以小电流控制大电流，保护点火开关，减少起动机电磁开关线路压降。
工作过程：
☆当把点火开关打到ST（启动档）电流从蓄电池经点火开关到启动机保险，再到启动继电器的电磁线圈导通，形成一个回路（绿色线路）
启动继电器内的触点臂被吸下来，使另一个回路导通（蓝色线路），当蓝色线路导通，磁力开关内的吸引线圈与保持线圈也通电，产生磁场，活动铁芯左移，活动铁芯上的接触盘又把电瓶柱与电机柱接通，使另一个电路（红色电路）又导通，这时候给启动机的电枢供电，使其工作。
注意：
1.当电磁开关工作的时候，活动铁芯左移的时候，会同时带动拨叉，让拨叉推出启动机齿轮，与飞轮啮合。
2.当不置于ST（启动档)的时候，电磁开关不通电，在接触盘的左侧有一个回位弹簧，这个图里面没有，使活动铁芯迅速右移，同时带动拨叉让启动机齿轮退出与飞轮的啮合。
3.吸引线圈连接在电机柱上，是为了让电枢提前进入工作状态，以及使启动机齿轮更好的啮合。
4.保持线圈的作用，当电磁开关工作，因为接触盘与电瓶柱，电机柱相连，这时候吸引线圈的两端都是正电压，是不工作的，保持线圈的作用是使接触盘接合的时候，使活动铁芯保持在那里（即还吸合）
5.保持线圈的匝数远远大于吸引线圈的匝数。
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3）起动复合继电器控制起动系统
为了在发动机起动后，使起动机自动停转并保证不再接通起动机电路，解放CA1092及东风EQ1092等汽车采用了具有安全驱动保护功能的起动复合继电器控制起动系统。起动复合继电器由起动继电器和保护继电器两部分组成，如图所示。起动继电器的触点是动合的，控制起动机电磁开关。
①发动机起动后，若驾驶人没有及时松开点火开关，但由于此时交流发电机电压已升高，中性点电压作用在保护继电器线圈L2上，使K2断开，切断了充电指示灯的电路，充电指示灯熄灭。同时又将L1的电路切断，K1断开，起动机电磁开关释放，切断了蓄电池与起动机之间的电路，使起动机自动停止工作。
②发动机正常运转过程中，在交流发电机中性点电压的作用下，K2一直处于断开状态，充电指示灯不亮，表示充电系统正常。即使驾驶人操作失误，将点火开关旋至起动位置，由于L1中无电流，K1始终处于断开状态，所以起动机也不会工作。从而防止了起动机驱动齿轮被打坏的危险，起到了安全保护作用。但是，如果充电系统有故障导致发电机中性点电压过低，则起动复合继电器就起不到安全保护作用了。
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4）带防盗车载计算机控制起动系统
起动继电器由车身电脑或者发动机电脑等控制，电脑会分析各种启动条件是否满足，如果满足，才会给启动继电器供电，否则不给信号。
除此外带防盗的起动控制系统发动机需要跟防盗电脑相互通讯，确认启动钥匙合法后，才可以启动。如果不匹配，起动机可以运转，发动机电脑不给喷油，点火的。发动机电脑除跟防盗通讯核对数据外，还会跟车辆其它模块CAN通讯核对数据，确认无误后，才会起动或者控制喷油点火。目前这种用在一些中高档汽车上面。
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四、汽车LimpHome跛行模式
1、概述
在电子电气领域，单片机使用非常广泛，单片机的复位重启是设计时必须面对的一个问题，要求有些功能在单片机复位重启期间不能有任何异常，否则会影响到驾驶员的安全。比如行驶期间发动机不能突然熄火，夜晚行驶期间前照灯不能突然熄灭等。这些输出状态的保持，都需要有独立于单片机之外的电路来保证，即LimpHome电路，也叫 Fail-Safe 。
常用的LimpHome电路有几类：一是用触发器锁存器等组成的门电路；二是用带有LimpHome功能的芯片；三是用串行通信锁存芯片。
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2、门电路
图1是由RS触发器和或门组成的电路，其中RS触发器的S端和R端都由单片机控制。当需要输出高电平时，单片机控制S端为高电平，R端为低电平。反之当需要输出低电平时，单片机控制S端为低电平，R端为高电平。一旦单片机发生复位，所有IO口都恢复成默认状态，比如低电平，RS触发器的输出会自动保持之前的状态，从而达到档位锁存之目的，实现了LimpHome功能，如表1左边所示。
不同单片机的复位特性有所不同，如果单片机复位时，IO口的初始状态为高电平，则需要选择特性相反的RS触发器，如表1右边所示。
奔腾B90、X80、B70等车型无钥匙起动控制器的供电档位保持功能就是采用的这种电路，保证了车辆行驶期间供电的可靠性。
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3、带有LimpHome功能的芯片
1）SBC功能框图
图1 SBC功能框图(Microsoft Visio绘制 )
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2）UJA1079的LimpHome功能
在汽车控制器领域，越来越多地使用SBC(System Base Chip系统基础芯片)，比如NXP公司的UJA1079，它除了集成电源转换、 CAN收发器、LIN收发器、看门狗等模块之外，还带有一路LIMP输出，见图2。 平时UJA1079通过SPI接口与单片机维持通信，LIMP管脚会输出高电平。在单片机复位重启期间，LIMP管脚会输出低电平。
图2 UJA1079框图
这个低电平经过一个PNP管转换为高电平，再与单片机的输出管脚通过2个二极管所搭建的“或门”共同控制外部输出，只要有其中一个是高电平，则输出信号就有效，如图3所示。
通过解读电路可以发现，这种方式实现的LimpHome功能有一个缺点，即无论MCU在复位前输出的是什么状态，UJA1079和或门都会使输出处于有效状态，这点在使用的时候需要注意。目前奔腾B90、X80、B70等车型车身控制模块BCM的近光灯控制就是采用的这种电路，在夜晚行车期间，保证了近光灯不会异常熄灭。
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3）UJA1169的LimpHome功能
通过SPI定期写访问看门狗定时器，复位定时器，LIMP将拉到高电平。若单片机死机，SPI就无法复位看门狗定时器，LIMP将输出低电平。 其模式与周期通过NWP可编程，如下图。
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4）TLE9461的LimpHome功能
TLE9461ES框图
LimpHome功能通过FO/GPIO输出，看门狗触发失效输出低电平。
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4、串行通信锁存芯片
如图4所示，采用串行通信锁存芯片也可以实现LimpHome功能，比如Infineon公司的TLE7240系列芯片。单片机通过SPI串行接口向TLE7240芯片发送控制命令，然后TLE7240的8路输出就可以控制外部的继电器、负载等执行动作，同时TLE7240还可以通过SPI串行接口将内部的诊断信息传送给单片机。当单片机复位重启时，无法通过SPI通信控制TLE7240, TLE7240自然就锁存之前的状态，从而实现了LimpHome功能。
上述LimpHome电路需要配合单片机软件来共同使用，即当单片机控制某路输出状态发生变化时，软件需要将变化后的状态存储在EEPROM中。一旦单片机发生复位重启，软件需要首先执行一段初始化程序，在此期间由LimpHome电路来进行输出状态的保持，而初始化完成后，单片机应首先读取EEPROM中的状态量，并将其恢复到输出控制，从而完成软件对LimpHome电路的接管。奔腾B90、X80、B70等车型发动机控制单元的起动使能继电器的控制就是采用的这种电路。
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5、总结
本节介绍了3种汽车控制器上常用的LimpHome电路设计方法。
第1种需增加一个RS触发器芯片即可，对控制器无其他需求，方案灵活，成本最低；
第2种需要控制器内具有SBC芯片；关于SBC英飞凌资料汇总：
① 系统基础芯片系列 | 各模块功能分析及选型攻略
② 系统基础芯片系列 | 典型工作状态及唤醒方式
③ 系统基础芯片系列 | 如何使用系统基础芯片提升系统可靠性？
第3种需要采用串行通信锁存芯片，对于成本要求不高，且单片机IO口资源紧张的控制器适合采用此方案；
也可以采用不依赖于SBC系统基础芯片的分立元件，这样不再受制于SBC。可量产稳定设计移步：分立元件LimpHome电路。
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1）概述
表5.1.1 集成IC等级
汽车元件对温度要求高，比如发动机周边：-40℃～150℃；乘客舱：-40℃～85℃。对电子元件就需要相应的标准。AEC是“Automotive Electronics Council (车载电子元件评议会)” 的简称，是由美国大型汽车生产商与大型电子元件生产商组成，旨在将车载用电子元件的可靠性与认定标准进行规格化的行业团体。
要进入汽车领域的元器件供应链，企业要通过ISO/IATF16949体系认证（此规范只适用于汽车整车厂和其直接的零配件制造商），其次是生产制造的元器件还要通过AEC产品认证标准的考核。由于AEC没有审查、认证机制，产品依据AEC的测试规范开展试验并完成后，客户以“自我声明”的方式说明自己的产品已经通过AEC认证，用户可依据报告内容进行抽查或验证。
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2）三种AEC主要区别
AEC-Q100 ：集成电路（IC）
AEC-Q101 ：分立半导体元件（晶体三极管，二极管等）
AEC-Q200 ：无源元件（电容器，电感器等）
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2、选型方法
1）得捷官网选择电子元件
https://www.digikey.cn/，此网站寻找比较方便。
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2）嘉立创官网选择电子元件
https://www.szlcsc.com/，搜索后就找不到AEC-Q了，不知何故。
另外发现在不同的电脑上，相同的关键字竟然有不一样的搜索结果，嘉立创给出是浏览器原因，但换了几个也一样，原因不明。
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3）TI官网选择电子元件
https://www.ti.com.cn/，含有Automotive也是符号车辆上使用。
查找AMC1311：
下载其规格书，找到“Orderable”字样。
得到其完整选型。
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3、汽车应用MOS管的高边与低边驱动
汽车应用中驱动负载有两种基本方法：低边、高边驱动，其驱动电路仿真：MOS场效应管控制，另含有笔记本电脑电源隔离电路仿真。低边驱动通常用于与动力总成相关的负载，例如电机、加热器。而高边驱动经常用于燃油泵和车身相关功能，如座椅、照明、雨刷和风扇等。
图5.3.1 低边与高边驱动原理图
图5.3.2 高边驱动和低边驱动的全面比较(-代表劣势项，+代表优势项)
低边驱动LSD(Low Side Drive)是通过在用电器或者驱动装置后，通过闭合地线来实现驱动装置使能。低边驱动特点：容易实现(电路也比较简单，一般由MOS管加几个电阻、电容)、适用电路简化和成本控制的情况。
高边驱动HSD(High Side Drive)是指通过直接在用电器或者驱动装置前通过在电源线闭合开关来实现驱动装置的使能。高边驱动器的设计比同等的低边复杂一些，一个原因是它通常使用NMOS作为功率元件。
NMOS是优选的，因为它们可以制造得比P沟道器件更小且更便宜，以获得相同的性能。但NMOS通过将栅极电压升高到漏极电压以上而导通。在汽车应用中，漏极电压通常是系统中的最高电压(即电池电压)，因此需要额外的升压器件将栅极电压提升到足够的水平。
这两者的主要区别还在于它们对故障状况的响应。在汽车中，由于接地的金属板无处不在，因此短地故障比短电源故障更易发生。对于低边驱动级，短地条件意味着打开负载。相反地，对于高边驱动级，短地故障的发生将关闭负载。同理，对于短电源故障：低边驱动器将短路至电源，负载得以保护；而高边的负载将永久开启。
具体选择哪种类型的负载，需要依据系统的要求。在飞机的负载失效类型中，如果负载失效，最安全的方式是让负载继续运行下去；而对于汽车的负载应用，则正好相反。
例如：在发动机管理的控制单元中，很多的控制油泵的开关就是HSD。这是因为在大多数的情况下，当发生短地故障（如图5.3.1负载的上端接地）时关掉油泵。这种设计对于发生车祸或系统失效时非常有利。
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对于高低边的驱动来说，在设计的过程之中又需要考虑哪些方面的参数与设计呢？
1）对于低边的驱动，需要考虑以下的细节
①负载的正常电流有多大？最大电流是多少？
②负载是否为容性?如是，冲击电流是多少？负载是否为感性？如是，关断时的能量？
③负载的控制方式是ON/OFF方式还是PWM?如是PWM，频率和占空比是多少？负载的工作环境温度是多少？极限温度是多少？系统如果Ground open，对负载有何影响？
④需要功率IC的封装方式是SMT还是通孔方式？如是SMT，有多大的面积连接到功率IC的散热片？如是通孔方式，采用什么形状的散热器？
⑤负载是否需要诊断？如果需要，需要哪些诊断？过流、过压、过温还是短路等？负载是否有以下的应用(Reverse battery电池极性反转，Load dump抛负载，Over voltage过压，etc)？
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2）对于功率IC中采用高边驱动，需要考虑以下的技术细节
①负载正常电流有多大? 最大电流是多少?
②负载是否为容性?如果是容性,冲击电流是多少? 负载是否为感性? 如果是感性,关断时的能量?
③负载的控制方式是ON/OFF方式还是PWM?如是PWM，频率和占空比是多少？负载的工作环境温度是多少? 极限温度是多少?
④需要功率IC的封装方式是SMT还是通孔方式？如是SMT，有多大的面积连接到功率IC的散热片？如是通孔方式，采用什么形状的散热器？
⑤负载是否需要诊断？如果需要，需要哪些诊断？过流、过压、过温还是短路等？负载是否有以下的应用(Reverse battery电池极性反转，Load dump抛负载，Over voltage过压，etc)？
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六、汽车电子电路的EMC
1、无源晶振的处理
图6.1.1 单片机晶振推荐电路
图6.1.2 FS32K142HAT0MLFT单片机
1）并联电阻R23的作用
① 配合IC内部电路组成负反馈、移相，使放大器工作在线性区；
②限流防止无源晶振被过驱；
③并联降低谐振阻抗，使无源晶振易启动；
④电阻取值影响波形的脉宽。
2）两端电容C27、C28的作用
无源晶振的匹配电容只有在外部所接电容为匹配电容的情况下，振荡频率才能保证在标称频率附近的误差范围内。
3）串联电阻R22作用
限制振荡幅度，防止无源晶振被过驱，减小EMI。Xout(图6.1.1)晶振输出端也可串联磁珠。
4）无源晶振布线
具体布线：
图6.1.3 晶振布线
图6.1.4 晶振布线
相关EMC案例移步：http://blog.csdn.net/liht_1634/article/details/124940181之四、EMC整改案例之3、一个晶振引发的EMI超标问题。
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2、展频技术的应用
使用展频时钟芯片，用于降低EMI。
展频技术是如何搞定时钟信号的辐射的
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七、电池供电产品静态电流控制
按12V计算，不考虑输入输出电流，每一路消耗的电流12V/(2.7K+150K+200K)=0.034mA，假定共有15路，计得0.034mA*15=0.51mA。
产品技术要求：
电气参数方面
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八、编程
1、16位单片机在线升级bootloader
1）bootloader程序中，对存放应用程序的flash空间进行擦除和写入新的应用程序以完成升级。比较特别的是，需要将flash操作代码拷贝到RAM中执行，这是为什么？bootloader程序所在flash空间设置为被保护状态，不会误擦除，而且运行到哪个函数自然会把函数压栈到RAM里执行吧？为什么还要特地拷贝到RAM里呢？
2）单片机上电初始化后，RAM存储初始化全局变量，这些全局变量是从调试器烧进去的S19文件中获取的吗？每次程序都是从bootloader的main函数开始执行，确定不是升级状态后跳转到应用程序重映射的reset中断向量地址（flash地址）执行。bootloader和应用程序中有些全局变量分配的RAM重合了，有什么影响吗？会在跳转后重新初始化RAM吗？
解答如下：
①flash操作的那部分，也就是flash的读写驱动程序是必须放到RAM中执行，原因是当进行flash擦写时，flash中的程序就不可以被执行了，这是硬件的限制。这是freescale单片机的情况，我不清楚其它单片机会不会有这个限制。
你说的“运行到哪个函数自然会把函数压栈到RAM里执行吧”，不可能把函数压到堆栈里面的，只是在函数调用和函数被中断打断，一些寄存器和一些局部变量等会被压到堆栈里面。默认情况下，16位freescale单片机在prm中配置的堆栈大小是0x100字节，很多函数都要比它大。评论：程序不可能在堆栈中运行，要运行也只能在RAM或NORflash中。
②"单片机上电初始化后，RAM存储初始化全局变量，这些全局变量是从调试器烧进去的S19文件中获取的吗？" 这是个很好的问题，全局变量和静态变量的初始化值是保存在flash中的Const(常类型)段里的，新建一个工程的时候默认有个startup的汇编程序文件，由其负责将const(常类型)段中的初始值赋给这些全部变量。这些事情是发生在main函数之前。
③"bootloader和应用程序中有些全局变量分配的RAM重合了，有什么影响吗？",没有影响，bootloader和你的应用程序分时复用RAM，上电程序就跑到bootloader，若有合法的应用程序就跑到应用程序，应用程序里面会再次初始化变量，也就是上面2说到的。
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九、相关标准
1、IATF16949(TS16949)
汽车行业的全球质量管理体系标准
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十、文件的制做
移步：CorelDRAW_X6与Microsoft Visio使用汇总
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附录1、汽车灯
1、位置灯
正式称谓示宽灯或示廓灯，作用是指示车辆的轮廓大小，以便前后车在光线昏暗的环境里分辨本车的大小、位置。
附录2、新能源电动汽车的充电
附录3、常电
从电瓶正极接出来不受任何开关 ，继电器等控制的正电源 ，就是说只要电瓶有电 ，保险不烧就有电。
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