汽車行業里，電子模塊的硬體設計流程是怎樣的？

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汽車行業，電子模塊，電路板，硬體設計.

謝 @Wu Frank邀。

汽車電子控制器（ECU）的開發和任何電子產品的開發流程基本是相同的，需要硬體、軟體、測試三方面的工程師去完成。

在設計流程上一般又分為功能樣件、測試樣件（一般兩輪甚至更多）、量產件。不同階段的樣件主要的任務不同，設計和測試關注的重點也會不一樣。

如果有硬體開發經驗的，可以跳過這一段，直接到最後。

一、硬體設計

1.項目需求分析

項目需求的分析是設計任務開始的第一步，一份完善的項目需求一般包含了控制器的功能、MCU性能要求、外部電氣架構、工作環境、安裝位置、工作環境、工作電壓範圍、外部負載參數、診斷需求、目標成本等內容，有了這些內容，開發人員就可以根據自己的內容進行設計工作了，當然項目需求是一個時常會變的東西，這變化也是硬體設計痛苦的來源之一。

2.硬體總體方案設計和器件選型

根據外部的負載和介面需求，基本可以確定出硬體的總體方案：幾路ADC、幾路數字輸入、幾路CAN、幾路LIN、幾路高低邊驅動等等。然後根據所需的介面數量進行器件選型，這裡要考慮成本、平台成熟度、晶元供應商配合程度、供貨周期等因素。在一個成熟的公司，針對不同的應用都會有一些成熟的平台（類似於整車的平台化），比如車身控制器選16位某晶元、車機選32位某晶元。如果項目成本卡的很嚴，那可能就要發揮硬體工程師的創造力了，用三極體電阻電容做出功能強大的電路。

3.原理圖設計、結構設計、PCB設計

器件選型完成，元器件都入庫完畢以後就可以開始原理圖設計了，根據項目需求和自己的經驗去將原理圖和晶元的外圍電路細化，此時除了考慮功能實現，還需要關注故障診斷、電氣性能和電磁兼容相關的問題：防靜電、信號完整性、外部負載功率、防反接、防掉電、防異常電壓等等很多細節，這一塊就是看經驗的積累了。

在這個階段，結構工程師也需要介入，根據控制器安裝位置、空間、防水等級要求等內容確定控制器外殼的材料、大小、內部結構等，主要根據環境試驗要求考慮機械性能和防水防塵等要點。

原理圖和結構均設計完成後，設計輸出給PCB工程師進行PCB設計，PCB設計主要關注布局和散熱。此時還需要對BOM表進行整理，並安排備料。完成後發布生產資料。

4. 功能調試

PCB到樣以後，軟體工程師介入，進行功能調試，保證實現最基本的輸入輸出功能，發現硬體設計中的問題。硬體工程師此時開始進行改版準備。

5. 設計驗證DV試驗

經由1—3步驟改版後，開始進行DV試驗相關工作，根據國標企標擬定試驗條件並準備試驗環境和設備。然後不斷修改到滿足標準。

以上5部以後硬體的工作基本就告一段落，剩下主要是根據需求和軟體的要求跟進修改。當然有時候應主機廠的需要，還可能需要做產品認可試驗，出具一些檢測報告，這一點和DV類似，不展開。

增加一點，對於量產項目來說，下線檢測也是一個非常重要的步驟，需要對應的下線檢測設備和軟體，並且在下線的時候燒寫相應的程序，所以硬體工程師在設計的時候一定要注意測試點的布質和覆蓋率，並且支持下線檢測設備的開發。

總體上汽車電子硬體開發流程其實和消費電子領域的流程是一樣的，只不過在DV試驗方面花的精力要大一些。汽車電子關注的重點在安全性上，功能安全也在不斷普及，為了滿足這些要求，汽車電子的試驗條件也在變得更加嚴格。

汽車工作環境的複雜：供電電壓不穩，工作溫度單位寬，工作環境干擾大，這些在設計和測試的時候都需要全盤考慮，具體就暫時不展開了，以後有機會再寫電氣性能試驗和和emc試驗相關的東西。

可能在很多領域和公司硬體工程師會比較枯燥或者不那麼受重視，但是我自己感覺汽車電子領域的硬體比消費電子領域或許更加好玩一點，外圍電路的好壞有時候直接決定了ecu的可靠性，曾經某公司的控制器里的一個二極體的高溫特性不好，直接導致一批車召回。所以汽車行業的硬體工程師責任也很重啊。

當然，如果硬體工程師能了解軟體，通訊協議，故障診斷等方面的內容，在開展工作的時候就更加輕鬆了。

汽車領域的電子硬體開發周期一般為兩年。

具體開發流程基本如樓上所述的，唯一不太同意的一點就是硬體工程師做的研發一般都包括像CAN之類通訊協議，以及更底層的I2C、SPI、USART等，當然基本AD/DA轉換、輸入輸出阻抗的匹配、ECU的GPIO操作等都是最基本。

其實，測試階段才更有意思。開著車北上漠河（最冷時），西去拉薩（海拔越高越好）、吐魯番（最熱時），以及沿海最潮濕的地區，基本都是沿著祖國的邊疆線行進，多happy只有親歷才能感受到