KopherBit
控制器

KCU 類比 / 數位 / 頻率輸入通道

KCU GEN1 / GEN2 提供類比輸入 (AI)、數位輸入 (DI / MSDI)、頻率輸入 (FI) 三種通道類型，分別對應車輛感測器的不同訊號形式。本文整理各代 KCU 的通道配置、訊號調理電路與 KopherSAR I/O 抽象介面。

Summary

KCU 系列控制器提供三種輸入通道類型對應車輛感測器訊號形式：

  • Analog Input (AI) — 連續電壓量測（如壓力、溫度、踏板位置）。
  • Digital Input (DI / MSDI Multi-Switch Detection Input) — 二值開關訊號（按鍵、限位開關、繼電器狀態）。
  • Frequency Input (FI) — 脈衝頻率量測（轉速、車速、流量）。

通道數量依產品不同：GEN1: 15 AI / 44 DI / 4 FI；GEN2 (Phase B): 20 AI / 22 DI / 4 FI；GEN2 Micro: 4 AI / 4 DI / 2 FI。所有輸入皆透過 KopherSAR I/O 抽象 (Adc / Dio / Icu) 對映到應用層 SWC。

Technical Role

通道類型訊號形式典型應用
Analog Input連續電壓 (0–5 V 或 0–36 V 範圍)油壓、水溫、進氣溫度、節氣門位置、踏板感測器
Digital Input (MSDI)二值高/低位安全帶開關、煞車燈開關、檔位開關、按鍵
Frequency Input脈衝訊號輪速、引擎轉速、油壓泵脈衝、流量計

KCU 在 AI / DI 通道上設有訊號調理電路：分壓電阻、上拉/下拉電阻、串聯電阻、濾波電容等，可依車輛訊號源特性配置。

Architecture

層級角色
整車感測器輸出原始類比/數位/頻率訊號。
訊號調理電路分壓、過電壓保護、雜訊濾波，將訊號帶入 MCU 安全範圍。
MCU 內建外設ADC（AI）、GPIO（DI）、ICU/Timer（FI）。
KopherSAR I/O 抽象Adc / Dio / Icu 模組，透過 Port 對應到 ECU Pin。
RTE將輸入值傳遞至 SWC。
Application SWC訊號處理、控制邏輯、診斷判讀。

通道配置 (各代差異)

通道KCU GEN1KCU GEN2 (Phase B)KCU GEN2 Micro
Analog Input15204
Digital Input (MSDI)44224
Frequency Input442
AI 範圍5 V 與 36 V 可選同同
AI 預設電路Pull Up / Pull Down / Series Res / Voltage Divider / Filter Cap (依通道)同同

GEN1 的 AI 通道分為 5 V 範圍與 36 V 範圍，用於量測不同訊號電壓。每個通道依設計需求預設不同的拉升/拉低電阻、串聯電阻、分壓電阻與濾波電容。

Key Capabilities

  • 多種 AI 預設電路設定（5 V 量測範圍與 36 V 量測範圍），相容於車輛常見感測器輸出。
  • DI 通道採 MSDI (Multi-Switch Detection Input) 架構，具備內建 debounce 邏輯。
  • FI 通道支援多種感測器類型（霍爾、電感、被動電磁式）。
  • KopherSAR I/O 抽象提供標準化 API，避免應用層直接觸碰 ADC 寄存器。
  • 與診斷模組整合：通道短路、開路、超出範圍等狀態可記錄為 DTC。

Engineering Inputs Required

輸入用途
感測器規格清單訊號電壓範圍、輸出阻抗、電源需求。
通道分配表將實際感測器映射到 KCU AI / DI / FI Pin。
訊號調理需求是否需上拉/下拉、濾波、保護電壓。
採樣率與精度配置 ADC 採樣頻率、解析度，FI 量測範圍。
診斷判讀條件Out of range、Plausibility、Stuck 等故障判讀規則。

How KopherBit Supports This

  • 基礎軟體：KopherSAR 提供 Adc、Dio、Icu、Port 模組與 BSW 配置。
  • 配置工具：KopherConfig 直接配置每通道的 ADC 採樣群組、Dio 方向、Icu 量測模式。
  • 訊號調理：KCU 硬體已內建多種預設電路；客戶可依感測器類型在 BOM 階段選擇對應通道。
  • 診斷：DEM 可接收 ADC out-of-range、DI stuck、FI 失訊等事件並轉為 DTC。

FAQ

AI 通道為何分 5 V 與 36 V 範圍？

5 V 範圍適合量測精度要求較高、訊號源為車內 5 V 感測器（如某些壓力、溫度感測器）。36 V 範圍適合量測車輛電源相關訊號（如電池電壓、12 V 訊號鏈），具備過電壓保護。

MSDI 與一般 GPIO 差異？

MSDI 多工數位輸入透過內部多工與低速採樣機制，可在單一 IC 上集中讀取多個按鍵 / 開關狀態，並具備 debounce 與接地短路偵測。相較直接以 GPIO 讀取，MSDI 更適合大量數位輸入場景。

FI 通道支援哪些感測器類型？

支援被動電磁式（如典型輪速感測器）、主動霍爾式 (Hall Effect)、被動感應式等。具體支援需依 KCU 通道規格與感測器電壓/極性匹配。

通道是否可重新配置？

HS_RunTimeModeCfg / LS_RunTimeModeCfg 為 Demo 用途；AI / DI / FI 通道的物理電路在硬體層已固定，但 BSW 配置（如採樣率、是否啟用、診斷判讀）可由 KopherConfig 修改。

訊號超出範圍時如何處置？

KopherSAR Adc 模組可在採樣後判斷是否超出有效範圍，將事件提交給 DEM，記錄為 DTC，並由 SWC 應用安全策略（採用上次有效值、進入 Failsafe 模式等）。

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