车身控制器英文名字叫Body Control Module，也就是BCM，这玩意是汽车电子系统中的核心电子控制单元ECU，它负责管理和协调车辆的多种车身功能。它通过CAN以及LIN总线与车辆各部件通信，接收传感器信号并控制执行器。

典型的车身控制器功能包括灯光控制，主要负责管理车内外照明，包括前大灯、尾灯、转向灯、氛围灯等。车窗与车门控制，比如说控制电动车窗升降、车门锁闭、中央门锁及防夹功能。雨刮与洗涤功能，比如调节雨刮速度、控制喷水清洗系统。当然还有比较时髦的功能像无钥匙进入与启动，IMMO防盗报警、电子转向锁及安全开门辅助功能等等， BCM通常安装在仪表板后方或座椅下方，目前随着汽车电子架构从分布式向域控架构以及区域架构演进，车身域控制器逐渐取代传统BCM。

目前大的趋势来说域控制器以后会逐渐取代传统的车身控制器，目前的车身控制器也越来越智能化，以前的车身控制器你会看到比较多的保险丝以及继电器，现在的车身控制器则是逐渐在削减保险丝以及继电器的数量，那保险丝以及继电器被什么取代了呢？那就是智能芯片。这篇文章就带你手把手设计一个微缩版车身控制器，采用6层板PCB设计。包含原理设计以及PCB设计，当然最终是实现驱动两个小车灯，可以通过硬线开关和CAN线两种方式来控制车灯开或者关。

1. 原理设计

原理设计我们分为电源设计，CAN通信设计，最小系统设计，智能HSD驱动设计，硬线数字信号采样设计五大部分。

电源设计

车身控制器等汽车电子控制单元ECU的电源模块设计通常需要满足汽车电子的严苛要求，包括电磁兼容性EMC、瞬态脉冲防护如ISO 7637标准和稳定性。典型构成包括“电容ESD防护 + TVS脉冲防护（应对7637脉冲） + 电容滤波 + SBC。

电容ESD防护作用是在电源输入端添加电容，用于抑制静电放电ESD干扰，保护后续电路免受高电压尖峰的损害。瞬态抑制二极管TVS用于吸收ISO 7637标准定义的瞬态脉冲如负载突降、开关瞬态等，保护ECU免受高能量脉冲损坏。电容滤波的作用是平滑电源输入端的纹波，滤除高频噪声，提供稳定的直流电源。大容量电解电容用于低频滤波，小容量陶瓷电容用于高频噪声抑制。SBC是汽车ECU电源管理的核心，集成了稳压器、看门狗、CAN/LIN收发器等功能，为MCU和其他模块提供稳定电源，同时还能监控MCU的运行时序，避免软件跑飞后系统乱搞一通。

所以我们可以选用SBC UJA1169来作为电源的核心芯片，来实现给MCU供电以及作为CAN的收发器控制，这样也解决了CAN通信设计，当然UJA1169内部还集成了硬件看门狗。

最小系统设计

目前车规领域的主流MCU厂家有NXP，瑞萨，英飞凌，TI，ST，NXP的S32系列如S32K、S32G、S32Z/E，基于Arm Cortex-M/A/R架构，支持车身控制、网关、动力系统和ADAS。我们的微缩版车身控制器不需要太高端的MCU，选用FS32K116LAT0MLFT即可，这款MCU是ARM 架构微控制器，属于 Arm Cortex-M0+，最高主频是48 MHz，具有128 Kb Flash，CAN FD，FlexIO，CSEc安全，封装是LQFP48。

智能HSD驱动设计

目前集成MOS的智能驱动芯片可以分为三大类，HSD，LSD，H桥驱动芯片，这些芯片内部集成了MOS，适用小电流驱动场景，广泛应用于汽车电子系统中，用于驱动负载如继电器、灯泡、电机等。它集成了 MultiSense 模拟反馈功能，可提供负载电流、电压和温度的实时诊断信息，符合AEC-Q100车规标准，我们可以选用VND7020AJTR ，它具有两个输出通道，每个通道可以驱动1个20W的灯泡，进而与车规 MCU配合使用，MCU 通过GPIO输出5V逻辑信号到 IN1/IN2 引脚，控制高侧开关。MCU 的 ADC 读取 MultiSense引脚的模拟信号，监控负载状态。通过 CAN/LIN 总线将诊断数据传输到车身域控制器。

硬线数字信号采样设计

硬线数字信号采样设计可以分为两部分，一部分是通过三极管实现上拉电源可控开关设计，另外一部分是输入信号电平转换部分，为什么要通过三极管实现上拉电源可控开关设计呢？这样我们在ECU系统睡眠后可以断开三极管，降低功耗，输入信号电平转换部分要考虑ESD防护，可以用陶瓷电容实现，注意耐压要100V。

这样整个原理设计就完成了：

2.PCB设计

叠层设计

首先我们想要PCB尺寸尽可能小，目标是52mm*45mm，要想在这么小的PCB上放置这么多器件，所以准备选用6层板PCB，选定了层数接下来要考虑的就是叠层设计。叠层设计我们按如下配置设置：

Layer 1 (Top): Signal + Components

Layer 2: Ground Plane (GND)

Layer 3: Power Plane (VBAT, 5V)

Layer 4: Signal

Layer 5: Ground Plane (GND)

Layer 6 (Bottom): Signal + Components

Top用于放置主要元器件（UJA1169A、FS32K116、VND7020等）及高优先级信号布线如 CAN 差分线、HSD 输出。靠近地平面Layer 2，减少信号环路电感。

Layer 2 是GND层，是完整地平面，提供低阻抗接地路径，减少 EMI。为Top层的信号和高电流器件提供参考平面。

Layer 3 Power，可以分割为多个电源区域：VBAT（12V）、5V SBC 输出给MCU 供电。使用宽铜箔（>2mm）连接电源区域，降低压降。

Layer 4 Signal层用于次要信号布线如数字 IO、SPI。靠近 Layer 5 的地平面，保持信号完整性。

Layer 5是GND层，是第二个完整地平面，增强屏蔽和接地能力。为 Layer 4 和 Layer 6 的信号提供参考。

Layer 6 Bottom层用于次要元器件如滤波电容、电阻和低速信号布线。适合放置连接器或测试点。

TOP层和BOT层采用2OZ，内层采用1OZ，来实现比较好的散热能力。

叠层优点是双地平面Layer 2 和 Layer 5增强 EMC 和信号完整性。电源层Layer 3集中管理 VBAT/5V/3.3V，减少压降。6层板可以提供足够的布线空间，适合复杂信号和高电流路径。

多层板目前国内很多PCB厂家都有在做，我也打过很多样，整体体验下来觉得嘉立创的高多层PCB服务是真的很不错，他们家可以做6 - 32层板，也能做高精密阻抗板，我们今天用到的是6层板设计，所以在嘉立创打样，问题不大。众所周知，PCB这玩意不同供应商的生产能力是不一样的，嘉立创高多层PCB采用LDI激光直接成像线路防焊，相比传统CCD曝光，LDI提供更高精度的线路和防焊层对齐，支持1:1焊盘与防焊开窗，确保高密度布线如CAN差分线的精度。并且采用了VCP脉冲电镀技术，通过垂直连续电镀提升铜层均匀性，适合高电流路径如VND7020的大电流输出，降低电阻和热效应。

布局设计

电源模块（电容ESD防护 + TVS + 电容滤波 + UJA1169A）

输入端将电源输入连接器、TVS、ESD电容（100nF，50V）放置在 PCB 边缘，靠近 VBAT 输入。UJA1169A放置在电源输入下游，靠近滤波电容（陶瓷 +电解），距离 TVS 要近。滤波电容靠近 UJA1169A 的 VBAT 引脚，输出端去耦电容紧贴芯片。

TVS 焊盘和 UJA1169A 需大面积铜箔和散热通孔（散热过孔可采用0.3mm 直径）。

TVS 和 ESD 电容的地端通过多个通孔（>3 个）连接到 Layer 2 地平面。

CAN 通信模块（也就是UJA1169A 集成 CAN 收发器），CAN_H/CAN_L 引脚到 CAN 连接器的布线尽量短，放置在 Top 层，参考 Layer 2 地平面。终端电阻（120Ω）和保护电容，ESD二极管靠近 CAN 连接器。共模扼流圈放置在 CAN 信号路径靠近 UJA1169A 端。CAN 差分线远离高电流路径（如 VND7020 输出）和 PWM 信号（如 HSD 控制）。保持 CAN_H/CAN_L等长，间距一致，避免交叉。

最小系统（FS32K116LAT0MLFT）

MCU FS32K116（LQFP-48 封装）放置在 PCB 右下角，靠近 UJA1169A 的5V 输出。每个 VDD 引脚附近放置 100nF 陶瓷电容，放置BOT面，通过过孔和MCU管脚连接，地端连接到 Layer 2 地平面。8MHz晶振靠近 OSC 引脚，周围无高频信号干扰，晶振下方保持完整地平面。

智能 HSD VND7020，驱动两个 20W 灯泡

VND7020：放置在 PCB 边缘，靠近负载连接器，方便高电流输出。VND7020的BAT供电走线要宽， 100nF 去耦电容靠近VBAT 引脚。每个通道驱动 20W 灯泡，12V，约 1.67A。MultiSense 引脚连接到 MCU 的 ADC 引脚，布线原理高频干扰线，加 470pF 滤波电容到地。

HSD的封装是PowerSSO-16 ，封装底部散热垫连接到大面积铜箔，至少 10 个散热通孔（0.3mm 直径）到电源。

IN1/IN2 引脚连接到 MCU 的 GPIO，要远离高电流输出线。

硬线数字信号采样

数字输入信号（如开关状态）通过 MCU 的 GPIO引脚采样，输入连接器放置在 PCB 边缘，信号线优先走 Layer 4，参考 Layer 5 地平面。数字信号线远离 CAN 差分线和 HSD 输出线。

最后PCB的整体布局如下：

嘉立创PCB

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