电控入门知识

一.电控行业常识
-1.电控系统的分类
-2.电控系统的组成
-3.电控行业的社会分工
-4.电控系统配套的方式
-5.知名主机厂与供应商
-6.电控系统的开发工作
二.电控行业技术现状
-1.产品开发模式
-2.V型开发模式的缺点
-3.通信方式
-4.常用的调试手段
-5.常用的程序刷写手段
-6.常用的故障诊断手段
三.电控行业个人发展
-1.个人发展前景
-2.岗位与要求
-3.选择具体岗位
-4.主机厂还是供应商
-5.行业进入门槛
-5.写给在校生
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# 电控入门知识

电控技术是一项电子、自动控制、机械、计算机与人工智能等多学科交叉的综合性应用技术。电控技术广泛应用于汽车、工程机械、农业机械、航空航天、新能源等各个领域，是一项拥有广阔前景的综合应用技术。

## 电控行业常识<a name="电控行业常识"></a>

1. **电控系统的分类有哪几种？**<a name="电控系统的分类有哪几种"></a>

电控系统主要包括嵌入式电控系统与工业自动化控制系统两大类。本站提到的电控系统主要是指嵌入式电控系统，包括汽车电子控制系统，工程机械与农业机械电子控制系统，轨道车辆电子控制系统，航空电子控制系统等，并不包含工业自动化控制系统。

嵌入式电控系统与工业自动化控制系统有两套不同的技术体系，虽然它们会用到一些相同技术（比如CAN总线技术），但总体来说它们是两个不同的细分行业。

本站提到的电控系统均是指嵌入式电控系统，而不是工业自动化控制系统。

2. **电控系统的组成？**<a name="电控系统的组成"></a>

电控系统的组成包括传感器、控制器与执行器：

- 传感器是一种能感受到被测量信息，并能将感受到的信息按一定规律变换成为电信号的检测装置。传感器负责将信息传递给控制器。

- 控制器是电控系统的计算中心，控制器根据传感器的信息计算出被控对象的实际状态，再根据接收到的指令计算出下一步的动作。

- 执行器是一种能将控制信号按一定规律转换为物理动作的执行机构。执行器根据控制器的指令信号做出各种物理动作。

如果将电控系统比喻成人的话，传感器就是眼睛、耳朵等，控制器是大脑，执行器则是手与脚。

3. **电控行业的社会分工？**<a name="电控行业的社会分工"></a>

电控行业一般分为主机厂与供应商，主机厂是指生产汽车、工程机械、农业机械、飞机等的厂家，供应商是指生产控制器、传感器与执行器的厂家。虽然有些主机厂本身也生产一些电控系统，但是主机厂使用供应商配套的电控系统是目前行业的主流。

传感器与执行器标准化程度较高，主机厂一般只需要选型适配即可，而不需要参与供应商的开发工作。控制器由于功能各异，变化也比较快，因此出现了多种配套方式。

4. **电控系统配套的方式有哪些？**<a name="电控系统配套的方式有哪些"></a>

供应商给主机厂做电控系统（主要是指控制器）配套，主要有三种方式：

- 黑盒方式，供应商负责所有硬件软件的开发与生产并且不对主机厂开放，这种方式的控制器配套与结构件配套类似，对主机厂来说就是找供应商配套一个零部件。

- 硬件方式，供应商负责硬件与基础软件的开发与生产，主机厂在此基础上开发自己的应用软件以满足主机厂自身的需求。

- 代工方式，主机厂负责所有硬件软件的开发，供应商只负责硬件代工生产。

目前，以上三种配套方式并存于市场，主机厂可以根据自身的需要选择不同的配套方式。通常，对于功能单一的电控系统，主要使用黑盒方式配套。对于功能复杂多变的电控系统，主要使用硬件方式配套或者代工方式。

5. **知名主机厂与知名供应商有哪些？**<a name="知名主机厂与知名供应商有哪些"></a>

知名主机厂可以按照行业分类（不包括外资主机厂）。

汽车主机厂：一汽、东风、上汽、长安、广汽、奇瑞、比亚迪、长城、吉利等。

工程机械主机厂：徐工、三一、中联、晋工、临工等。

农业机械主机厂：一拖、雷沃、沃得等。

此外，军工与航空航天也有一些知名主机厂。

知名供应商可以按照内外资分类。

国际供应商：博世（联电）、电装、大陆、安波福、法雷奥、德斯拜思、维克多等。

国内供应商：汇川技术、阳光电动力、经纬恒润、德赛西威、华海科技、致远电子等。

6. **电控系统的开发具体是做什么？**<a name="电控系统的开发具体是做什么"></a>

电控系统的开发主要是指控制器的开发。在一套电控系统中，传感器与执行器通常只需要选型适配，而控制器由于功能各异，往往需要一些开发工作，控制器的开发一般分为两类：

- 从零开发控制器，包括硬件开发、基础软件开发与应用软件开发。完全从零开发控制器成本高，周期长，因此完全从零开发并不常见，尤其对于主机厂很少完全从零开发控制器。

- 二次开发控制器，基于现成的控制器硬件与基础软件开发满足需求的应用软件。二次开发可以明显缩短开发周期，降低开发成本，因此是最常见的开发方式。

对于供应商来说，电控系统的开发包括硬件开发、基础软件开发与应用软件开发。对于主机厂来说，电控系统的开发主要是应用软件的开发。因此，在电控行业，应用软件工程师是用人需求量最大的岗位。

## 电控行业技术现状<a name="电控行业技术现状"></a>

1. **电控行业的产品开发模式有哪些？**<a name="电控行业的产品开发模式有哪些"></a>

电控产品的开发模式主要有传统开发模式、V型开发模式与敏捷开发模式。

- 传统开发模式是先开发后测试的开发模式，以手工代码作为主要的编程方式，存在开发迭代周期长的问题，无法适应复杂电控系统的开发，目前主要用于简单功能电控系统的开发。

- V型开发模式将开发过程划分为几个阶段，采用一边开发一边验证的开发模式，硬件、基础软件与应用软件可以同步开发，明显缩短了开发周期，是当前复杂电控系统开发的主要开发模式。

- 敏捷开发模式采用迭代、循序渐进的方法，将电控系统软件拆分为多个模块同步开发，比传统开发模式更快更高效，但是由于很多电控系统涉及功能安全与电气安全，软件模块验证难度大周期长，使得敏捷开发的优势无法体现，目前敏捷开发主要用于舒适系统娱乐系统等的软件开发。

电控系统V型开发模式已经得到大量实践验证，是一种有效并且高效的开发模式。具体到软件开发，V型开发模式的典型开发方式是基于模型设计。

2. **V型开发模式有缺点吗？**<a name="V型开发模式有缺点吗"></a>

毫无疑问，任何一种开发模式都有缺点，V型开发模式也不例外：

- V型开发模式需要使用多种开发与测试工具，大部分的工具都是商业工具，存在价格昂贵的问题，比如MATLAB/Simulink/ECUCoder。

- V型开发模式需要搭建被控对象的物理模型，简单的物理模型无法反映被控对象的真实特性，复杂的物理模型工作量较大需要专业的建模软件工程师才能胜任。

基于以上两个原因，V型开发模式主要用于复杂电控系统的开发。对于功能特别简单的电控系统，往往还是使用传统开发模式来开发综合成本更低。

3. **电控行业使用的通信方式有哪些？**<a name="电控行业使用的通信方式有哪些"></a>

通信在电控行业的应用场合主要有传感器执行器与控制器之间的通信，不同控制器之间的通信两种。目前比较流行的通信方式主要有CAN通信、LIN通信、SENT通信与Ethernet通信。其中CAN通信（包括CAN FD）是电控系统最主要的通信方式，LIN通信与SENT通信是低成本的通信方式，Ethernet通信是大带宽高速率通信方式。

4. **电控行业常用的调试手段是什么？**<a name="电控行业常用的调试手段是什么"></a>

不同于其它嵌入式行业使用调试器调试或者串口调试的手段，电控行业常用的调试手段是使用测量标定软件，基于CCP/XCP标定协议，实时观测控制器的运行参数并对控制器内部参数进行调整。

控制器通常采用外壳密封（防护等级高达IP67），使用调试器非常不方便。串口调试存在通信速率低且易受干扰的问题。电控系统一般具备CAN总线或者以太网因此电控系统调试通常需要基于CAN总线或者以太网。

测量标定软件既有功能强大的商业软件比如CANape（VECTOR公司），又有简单易用的免费软件比如MeCa（华海科技）。

5. **电控行业常用的程序刷写手段是什么？**<a name="电控行业常用的程序刷写手段是什么"></a>

电控行业常用的程序刷写手段是基于CAN总线的Bootloader，利用1个USB转CAN的设备，即可使用电脑给控制器刷写程序。

因为大多数控制器不具备联网功能，如果需要OTA功能的话还需要TBox等联网模块的支持。

6. **电控行业常用的故障诊断手段是什么？**<a name="电控行业常用的故障诊断手段是什么"></a>

故障诊断涉及面较广，涉及故障识别、故障处理、故障信息处理等多个步骤，其中故障识别与故障处理需要针对具体的故障具体分析，不具备通用性，而故障信息处理具备一定的通用性。电控行业目前常用的故障信息处理方式是使用UDS通用诊断服务协议。

运行UDS协议本身需要耗费一定的硬件资源（主要是RAM），因此对于功能特别简单的电控系统，往往使用CAN总线广播故障信息的方式来进行故障信息处理。

## 电控行业个人发展<a name="电控行业个人发展"></a>

1. **电控工程师的发展前景如何？**<a name="电控工程师的发展前景如何"></a>

电控技术对从业者的综合能力要求较高，不仅要求学历与专业，还要求从业者具备一定的动手能力，因此，电控工程师常年处于比较紧缺的状态，尤其是最近几年在新能源与电气化浪潮的推动下，电控工程师的薪资长期处于制造业的较高位。

从长期来看，人工智能技术将推动各种智能化设备的普及，而电控技术是智能化设备的重要基础技术，必将随着人工智能设备一起得到长足发展。

2. **电控工程师的岗位与要求有哪些？**<a name="电控工程师的岗位与要求有哪些"></a>

业内通常将电控工程师分为硬件工程师、基础软件工程师、应用软件工程师、测试工程师与系统工程师五类岗位（不包括非技术类岗位）。

- 硬件工程师：以电子类与电气类专业为主，使用的专业技术包括电路、模电、数电与电力电子等，专业技能包括硬件原理图设计，PCB设计，EMC分析整改等。

- 基础软件工程师：以计算机类与信息类专业为主，使用的专业技术包括数据结构与算法、计算机组成原理、计算机网络、操作系统等，专业技能包括底层驱动开发（C语言），通信协议栈开发，中间件开发，单片机开发等。

- 应用软件工程师：以控制类与机械类专业为主，使用的专业技术包括自动控制原理、信号与系统、机械原理等，专业技能包括控制算法建模（MATLAB/Simulink），数学建模，机电系统调试，单片机调试等。

- 测试工程师：对专业一般没有要求，常规的理工类专业均可，使用的专业技术包括自动控制原理、传感器技术、仪器仪表技术等，专业技能包括硬件测试，软件测试，自动化测试，环境试验等。

- 系统工程师：对专业一般没有要求，但一般要求五年以上电控行业的工作经验，使用的专业技术覆盖了软件工程师与测试工程师的技能，专业技能也覆盖了软件工程师与测试工程师的专业技能。
3. **进入电控行业如何选择具体岗位？**<a name="进入电控行业如何选择具体岗位"></a>

从电控行业人员需求数量来看，应用软件工程师 > 基础软件工程师 > 硬件工程师 > 测试工程师 > 系统工程师。

从电控行业平均薪资来看，系统工程师 > 基础软件工程师 ≈ 应用软件工程师 ≈ 硬件工程师 > 测试工程师。

- 测试工程师要求不高，比较容易进入，但是因为工作中重复性工作较多，发展上限较低，因此人员流动性也比较大。对于其它专业或者行业想要进入电控行业的人员，测试工程师岗位是一个门槛较低的入口。

- 硬件工程师的专业与技能通用性较强，因为硬件工程师的社会整体需求量较大，收入水平与技术水平基本成正比。硬件工程师选择电控行业与选择其它行业（比如手机或者电脑行业）并无明显差别。

- 软件工程师专业性较强，分工较细，电控行业软件工程师与互联网行业软件工程师属于两种完全不同的职业，进入电控行业，通常计算机类与信息类专业可以选择基础软件工程师，控制类与机械类专业可以选择应用软件工程师。

- 系统工程师对综合能力要求较高，一般要求五年以上工作经验，不管是测试、硬件还是软件工程师，工作多年达到一定技术水平并且对电控系统与电控行业有了深入认识之后均可以转岗系统工程师。系统工程师是懂技术的管理人员，经常需要兼任产品经理或者项目经理，对于一家成熟的公司，系统工程师往往是内部人员转岗或者晋升而来，属于关键岗位。
4. **选择主机厂还是供应商？**<a name="选择主机厂还是供应商"></a>

从专业程度来说，因为供应商专注于电控系统而主机厂更加关注整机（或者车辆、机械、设备），因此通常供应商更加专业。

电控行业主机厂是甲方而供应商是乙方，因此主机厂从行业地位上来说更加强势一些，供应商对等工作岗位的工作压力会更大一些。

对于应届生或者行业新手来说，无论主机厂还是供应商都是不错的选择。对于行业老兵，应该更加关注薪资水平与公司前景，不用过多关注公司的主机厂或者供应商属性。

5. **电控行业主要的进入门槛有哪些？**<a name="电控行业主要的进入门槛有哪些"></a>

电控技术对从业者的综合能力要求较高，不仅要求学历与专业，还要求从业者具备一定的动手能力，因此，电控工程师常年处于比较紧缺的状态。长期以来，由于复杂电控系统的技术门槛较高，作为个人或者中小企业很难进入电控行业的门槛，一直到2010年左右，电控行业的知名供应商几乎全是外资企业。随着技术的不断进步与先进工具的出现，电控行业的技术门槛逐渐降低，国内企业开始进入电控供应商行列。但对于个人或者初创企业，依然存在两大门槛：

1. 传统开发模式无法满足复杂电控系统的需求，做出来的电控产品技术含量低商业附加值低，如果坚持传统开发模式只能长期在简单电控系统领域重复工作。复杂电控系统的技术要求较高，传统开发模式无法跨越复杂电控系统的技术门槛。

2. V型开发模式需要使用多种开发与测试工具，大部分的工具都是商业工具，存在价格昂贵的问题，比如MATLAB/Simulink/ECUCoder/CANape/HIL等，凑齐一套V型开发模式工具链至少需要上百万资金投入，这对于个人或者初创企业也是一个门槛。

CANFD.net提供了领先的电控技术教程与[软件工具](./download.html)，并且全部免费。免费的软件工具不仅可以方便电控工程师们学习使用，更加可以帮助初创企业掌握主流电控技术。

6. **作为一名在校生，如果未来想要进入电控行业的话，应该做哪些准备？**<a name="作为一名在校生，如果未来想要进入电控行业的话，应该做哪些准备"></a>

应届生进入电控行业，总体上分为软件与硬件两个大方向，计算机类、信息类、控制类与机械类专业应届生均可以选择软件方向，电子类与电气类专业应届生可以选择硬件方向或者软件方向。

软件方向除了学好专业基础课与专业课之外，建模与编程是电控软件工程师的核心技能，使用Simulink建模仿真，使用C语言编程是电控软件工程师的日常工作。

硬件方向除了学好专业基础课与专业课之外，电路板设计是电控硬件工程师的核心技能，使用EDA软件设计各种硬件原理图与PCB是硬件工程师的日常工作。

电控系统控制器硬件的核心是单片机，电控软件通常都是在单片机中存储与运行。因此，无论软件还是硬件方向，学习单片机知识，学会使用一种主流单片机（比如ARM单片机）可以显著提升就业竞争力。

电控技术对从业者的综合能力要求较高，不仅要求学历与专业，还要求从业者具备一定的动手能力，那么如何判断自己的动手能力？一个简单有效的实例，CANFD.net提供了《[电控开发环境搭建手册](./build.html)》，如果个人跟着手册学习操作在两天内能够独立完成整个电控开发环境的搭建，那么动手能力是比较强的，进入电控行业从事技术工作是没有问题的。如果个人用了一周时间还是无法完成整个电控开发环境的搭建，那么动手能力是有待提高的。