机械式自动变速器(AMT)是有广阔市场的汽车变速器，其控制单元(简称TCU)，是AMT系统的大脑，直接影响AMT系统的性能。常见的TCU使用MCU作为核心控制芯片，不具备硬件可编程性，限制了TCU的可升级性。可编程片上系统(SOPC)，用可编程逻辑技术把整个系统放到一块硅片上，具有软硬件在系统可编程的特点，被称为“半导体产业的未来”。　　 本文设计的目的就是将SOPC技术应用到TCU设计上，从而使TCU具有硬件可编程性。本文先介绍了AMT的工作原理，分析了TCU的功能需求，进而给出了TCU设计的技术指标。本文以FPGA芯片AFS600为核心构建SOPC内核，采用“开发板+接口板”的方案来设计TCU。　　 本文将汽车与TCU交互的各种信号划分到前向数字、前向模拟、档位输入、油门输入和离合器控制等模块，并给出了各个模块的电路原理图。　　 本文使用Core8051知识产权核作为CPU，通过添加数据存储器和程序存储器和设计外设扩展系统，完成了微控制器系统的设计；设计了频率量模块、模拟量模块、液晶显示模块、脉宽调制波(PWM)产尘模块和其他模块，完成了SOPC内核的搭建。文中对模块的功能、原理和具体设计给出了说明，对设计中遇到的问题和难点进行了分析和解释，并对每个模块的功能，进行了仿真和验证。将SOPC技术应用到TCU设计上，使其具备硬件可编程性，是本文的第一个创新点。　　 通过将开源CAN知识产权核重用到芯片AFS600上，使TCU获得了CAN通信能力。本文分析了该CAN核的文件组织，分析了引脚的有效电平和触发方式，实现了CAN核在AFS600上的移植；通过将双向总线改造为单向总线和设计时序转换桥，实现了CAN核和Core8051核的通信，并进行了试验验证。对开源CAN核进行适用性改造，实现其在AFS600上的重用，是本文的第二个创新点。　　 为了验证TCU原型机的功能，进行了验证试验并分析了试验结果。为了直观地观察TCU的各种状态信息，设计了上位机调试系统；使用单参数（车速）换挡规律，编写了下位机程序；配合dSPACE半实物仿真设备，对TCU原型机的功能进行了验证试验。试验结果表明，TCU执行的单参数换挡规律与预期结果一致，满足设计要求。