AUTOSAR ADC 原理与实战指南

孤星旅记原创2025/7/1大约 4 分钟

第一章：概览

AUTOSAR 架构中，ADC (Analog to Digital Converter) 模块是最基础也是最重要的硬件抽象层之一，它将现实世界中的模拟信号转换为ECU可读取的数字值，是环境感知和内部调控系统的关键一环。

第二章：模块位置与组成

ADC 模块属于 BSW 底层中的 MCAL (Microcontroller Abstraction Layer) 层，为上层模块提供不依赖 MCU 硬件细节的方便仅接接口，一般和 IoHwAb 、 BSWM 、 DEM 等互动。

实际环境中举例：

EB tresos 或 Vector DaVinci 中通过 AdcGeneral / AdcHwUnit / AdcGroup / AdcChannel 进行配置
和 IO 相关的实体通路 (如NTC、电动阀位、压力传感器) 连接

第三章：核心配置结构

Adc_ConfigType

总体配置结构，启动时传入 Adc_Init()

const Adc_ConfigType AdcConfig = {
  .GroupConfigPtr = &AdcGroupConfig,
  .HwUnitAssignment = {ADC_HWUNIT_0, ADC_HWUNIT_1},
  ...
};

Adc_GroupConfigType

每一个接收组量输入的配置：

typedef struct {
  Adc_GroupType GroupId;
  Adc_TriggerSourceType TriggerSource;
  Adc_ConversionModeType ConversionMode;
  Adc_AccessModeType AccessMode;
  Adc_StreamBufferModeType BufferMode;
  Adc_PriorityType GroupPriority;
  Adc_ChannelType* ChannelList;
  Adc_ValueGroupType* ResultBufferPtr;
  void (*Notification)(void);
} Adc_GroupConfigType;

第四章：工作模式详解

分类	选项	说明
进入触发	软件触发 / 硬件触发	PWM 或定时器为硬件触发源
转换模式	单次 / 连续	按需重复采样
结果存储	线性 / 环形缓冲	冲紧控制采样流程
读取模式	单次读取 / 流水线读取	可读取多段历史数据

第五章：标准 API 说明

AUTOSAR 定义了标准化接口用于控制 ADC 模块的生命周期与数据交互：

`Adc_Init`

void Adc_Init(const Adc_ConfigType* ConfigPtr);

作用：初始化 ADC 模块，加载配置参数。
注意：只能调用一次，通常在系统启动阶段调用。

`Adc_DeInit`

void Adc_DeInit(void);

作用：关闭 ADC 模块，释放资源。
注意：调用后模块不可再使用，需重新 Init 才能恢复。

`Adc_StartGroupConversion`

Std_ReturnType Adc_StartGroupConversion(Adc_GroupType Group);

作用：启动指定采样组的转换过程。
如果是硬件触发组，调用后等待外设触发；软件触发则立即开始。

`Adc_StopGroupConversion`

Std_ReturnType Adc_StopGroupConversion(Adc_GroupType Group);

作用：终止采样任务，通常用于中止连续转换模式或错误中断处理。

`Adc_ReadGroup`

Std_ReturnType Adc_ReadGroup(Adc_GroupType Group, Adc_ValueGroupType* DataBuffer);

作用：读取采样组的转换结果。
对于流采样模式，此函数读取最近一组有效值。

`Adc_GetGroupStatus`

Adc_StatusType Adc_GetGroupStatus(Adc_GroupType Group);

返回当前采样组的状态：

ADC_IDLE
ADC_BUSY
ADC_COMPLETED
ADC_STREAM_COMPLETED

示例流程：软件触发+同步采样

Adc_Init(&AdcConfig);
Adc_StartGroupConversion(BATTERY_GROUP);
while (Adc_GetGroupStatus(BATTERY_GROUP) != ADC_STREAM_COMPLETED);
Adc_ReadGroup(BATTERY_GROUP, BatteryBuffer);

第六章：实际工程场景

1. BMS / 电池管理系统

单体电压、电流、NTC 温度
依赖 ADC 接口获取元件数据

2. 车辆成组部件

CAN 、 LIN 通信线路电压监控
旋钮电位器输出线型电压

3. 安全性分析

双通道输入同步根控检查
压力传感器重复触发验证

第七章：开发细节 & 应用要点

硬件输入应对应 ADC Channel
ADC 触发后输出动作是否需要 Notification
DMA 如支持，需配合 MCU 配置
无 RTOS 环境下可通过轮询进行简单防锁
Safety Level ASIL 下需考虑连续重复验证和疯检：

在功能安全等级（ASIL）要求下，ADC 模块需具备故障检测和冗余采样能力以满足 ISO 26262 标准。

连续重复验证：对同一物理信号在短时间内进行多次采样，并对结果差值进行阈值判断，确保采样值稳定不跳变。
- 例如：每 10ms 连续采样 2 次，若差值超过 ±5mV，则判定为异常。
通道冗余校验：同一个传感器信号连接至两个 ADC 通道，分别采样并对比其一致性。
量程越界检测：检测是否发生过压/欠压，识别传感器断路、短路、漂移等故障。
采样周期监控：检测 ADC 是否按时完成采样任务，若延迟过大则触发采样失效错误。
交错触发一致性检查：使用软件触发和硬件触发进行交替采样，对比两类结果的一致性。
开路与短路诊断：针对电压值达到极值（如0V或5V）时进行进一步诊断分析。

这些机制可通过软件逻辑或硬件支持实现，并与 DEM、WDG、ASIL 警告机制联动，提升系统鲁棒性。