变速箱控制器（TCU）是自动变速系统研发的核心，国内对TCU软硬件的核心研发技术尚不成熟，在很大程度上制约了国内自动变速系统的发展。为了尽快实现TCU的国产化，本文以AMT和DCT系统为基础研究对象，将TCU的核心技术分为硬件设计、软件设计和综合测试三个部分，分别进行深入的研究。在硬件设计上，通过对TCU设计流程和设计方法的研究，建立了一套面向产业化的TCU硬件开发体系。针对TCU的特点，将设计流程主要分为需求分析、方案设计、原理设计、热设计、PCB设计五个阶段，每个阶段建立相应的设计文档，使整个开发流程清晰明了并可以追溯。针对TCU硬件设计的两个核心环节——原理设计和PCB设计，通过深入的理论研究，提出了基于安全性和信号完整性的设计方法，以理论为指导、仿真为验证，通过电路设计实现了系统输入信号的准确测量和故障快速检测，系统输出信号的精确驱动和故障容错保护。在软件设计上，为了实现协同开发和提高开发效率，将TCU软件分为底层驱动软件和上层控制软件两个完全独立的部分。针对底层软件，设计了符合OSEK/VDX规范的实时操作系统EPATOS，使基于EPATOS所开发的TCU软件中，其重要控制功能任务的实时性得到保证，提高了控制质量。另外，在底层软件中，通过代码设计实现了硬件驱动、故障诊断和安全容错、在线编程、在线参数监测和标定等功能，将所有与TCU控制策略无关的代码进行封装，形成了TCU底层软件平台，使TCU上层控制软件的开发负担降至最低。为了实现TCU的综合测试，对TCU的硬件在环仿真方法进行了研究，提出了一种基于嵌入式系统的TCU快速测试方法。通过建立车辆各部件的数学模型，并转化为微处理器可以执行的C代码，设计了TCU快速测试和仿真平台。通过与TCU的联合仿真测试，验证了TCU快速测试方法的正确性。本文最后对TCU的产业化进行了探讨和研究，基于所建立的TCU硬件开发体系，研发了具有一定通用性的TCU硬件平台；以TCU硬件平台、底层软件平台和快速测试平台为基础，构建了面向产业化的TCU开发平台。同时基于TCU快速测试和仿真平台，提出了一种对TCU产品进行自动检测的方法，为TCU的产业化做好充分准备。