emner:
- introduktion
- System bus
- Processor (CPU)
- RAM hukommelse
- ROM hukommelse
Forord:
En ECU modtager eller måledata fra sensorer, behandler informationen og udfører beregninger for at styre aktuatorerne. Nedenstående figur viser et blokdiagram over et styresystem.
Sensorer er sensorer, der reagerer på en fysisk størrelse. Elektronikken i sensoren omdanner dette til et elektrisk signal. ECU'en modtager dette elektriske signal som "input" og sammenligner dette signal med den forudprogrammerede værdi. Afhængigt af hvad signalet er til, foregår styringen ved at justere aktuatorstyringen i overensstemmelse hermed.
Følgende figur viser en ECU med tre stikforbindelser. Fra venstre mod højre: strømforsyning og netværk, sensorer, aktuatorer.
I et benzinmotorstyringssystem finder vi blandt andet følgende sensorer:
- krumtapakselpositionssensor til at måle krumtapakslens hastighed;
- kølevæsketemperaturføler til at måle kølevæskens opvarmning;
- gasspjældpositionssensorer til at måle gasspjældsventilens position og dermed motorbelastningen;
- MAP eller luftmassemåler til at måle undertrykket eller luftstrømmen;
- lambdasensor til at måle iltindholdet i udstødningsgasserne;
- den barometriske sensor og indsugningslufttemperatursensorer;
- bankesensor for at fremføre tændingen så langt som muligt.
Ovenstående sensorer tjener som input til at styre injektorerne og tændspolen(e). Til dette formål søges alle sensorværdier i et forprogrammeret karakteristikfelt.
Vi tager injektorstyringen som et eksempel. Ved tomgangshastighed indsprøjter injektorerne et x antal grader efter TDC.
- Ved en lav kølevæsketemperatur forlænges indsprøjtningstiden (berigelse);
- Ved forsigtig acceleration forlænges indsprøjtningstiden også. Der foregår også en måling, der holder styr på, hvor hurtigt speederen trykkes ned: ved pludselig fuld gas sker der yderligere berigelse;
- Det negative tryk i indsugningsmanifolden påvirker indsprøjtningstidspunktet og varigheden;
- Lambdasensoren (for eksempel springsensoren) måler om blandingen er for fed eller for mager. Hvis blandingen er for mager til et antal krumtapakselrotationer, forlænges indsprøjtningstiden ved hjælp af brændstoftrimmerne, indtil blandingen igen er støkiometrisk;
- Den barometriske sensor og indsugningslufttemperatursensoren måler lufttrykket og temperaturen for at bestemme iltniveauet i den indsugede luft.
Injektionsvarigheden afhænger derfor af værdierne af op til fem sensorer. I moderne motorer spiller endnu flere sensorer en rolle heri.
Under og efter styring af en aktuator sender sensorerne information tilbage til ECU'en. Den målte værdi sammenlignes med den ønskede værdi i softwaren. Dette kan bruges til at bestemme, om en aktuatorstyring kan forblive konstant, skal afkortes eller forlænges. ECU'en fungerer derfor som en controller, der skaber en kontrolsløjfe.
Følgende figur viser et diagram, hvor den grundlæggende indsprøjtningstid bestemmes ud fra krumtapakslens hastighed sammenlignet med undertrykket i indsugningsmanifolden, som er et mål for motorens belastning. Temperaturerne og lambdasensoren danner en korrektionsfaktor og har hver deres karakteristiske felt.
System bus:
Systembussen laver forbindelser mellem komponenterne i ECU'en (se billedet nedenfor). I toppen af ECU'en finder vi uret. Denne såkaldte oscillator producerer en firkantbølgespænding med en frekvens på normalt 16 mHz. Urfrekvensen bestemmer styreenhedens hastighed. Komponenterne i en kontrolsløjfe koordineres af denne timer.
CPU'en, hukommelsen og I/O-interfacet (I/O står for: input / output) er forbundet med en systembus, der består af flere forbindelser på printkortet. Vi kan opdele disse i:
- adressebus: denne bus sikrer dataoverførsel fra mikroprocessoren til bestemte hukommelsesplaceringer;
- databussen: data mellem hukommelsen, CPU'en og interfaces transporteres via databussen;
- kontrolbus: fungerer som en controller ved at foretage læse- og skrivevalg, anmodninger og nulstillinger baseret på timingen af systemuret.
Processor (CPU):
Processoren (Central Processing Unit) er hjertet i computeren. Kombinationskredsløbene, som består af et enormt antal AND, OR og NOT porte, er bygget op i ECU'en ved hjælp af software. En række instruktioner (softwaren) er bagt ind under fremstillingen af processoren. Disse instruktioner udfører handlinger og placerer dem i den rigtige rækkefølge. Eksempel:
- bogstaverne i alfabetet er digitalt lagret i processoren. I virkeligheden bliver det ikke bogstaver, men digitale instruktioner, der repræsenterer simple handlinger;
- ved at sætte bogstaverne i den rigtige rækkefølge kan vi lave ord;
- ved at sætte ordene i den rigtige rækkefølge kan vi lave sætninger;
- sætningerne gør historien: i virkeligheden computerprogrammet.
Programmet til at placere instruktionerne kendt af processoren i den rigtige rækkefølge er blevet indbygget i softwaren af programmøren. Dette program indlæses i ECU'ens flashhukommelse.
Når ECU'en startes, hentes instruktionerne fra flashhukommelsen og udføres en efter en af processoren i overensstemmelse med uret. Når programmet kører og slutter, starter cyklussen igen.
De data, der kræves for at indlæse data, såsom tændingstidspunkterne, indlæses fra ROM-hukommelsen. Processoren starter fra ROM-hukommelsen og kopierer data fra ROM til RAM. Efter opstart henter CPU'en alle data og kommandoer fra den hurtige RAM-hukommelse. En relativt lille RAN-hukommelse er nødvendig for midlertidig lagring af data og beregnede mellemværdier.
CPU'en er forbundet til hukommelsen via en adressebus og databus.
- Indstil: bits gemmes i RAM
- Aktiver: bits hentes fra RAM
Bits og bytes af data i RAM kan omfatte:
- tal: data fra sensorer / data til aktuatorer / beregninger
- adresser på sensorer (input) og aktuatorer (output)
Dataene i RAM kan være:
- bogstaver: ASCII-koder, tal, bogstaver, symboler
- instruktioner: processor instruktionssæt
Processoren arbejder efter en såkaldt ISA (Instruction Set Architecture) eller et instruktionssæt. ISA er en liste over instruktioner programmeret af producenten og brugt af processoren. ISA'en er forskellig fra processor til og er meget afhængig af den applikation, som processoren bruges til. Nedenfor er nogle eksempler:
- LOAD processoren henter en værdi fra RAM-hukommelsen
- STORE processoren gemmer en værdi i RAM-hukommelsen
- ADD processoren lægger to tal sammen
- CLR processoren sletter en værdi i RAM-hukommelsen
- SAMMENLIGN processoren sammenligner to tal med hinanden
- JUMP HVIS processoren hopper til en specifik hukommelsesadresse i RAM (tilstand fra sammenligning)
- OUT sender processoren information til en udgang
- IN anmoder processoren om information fra et input
For at en processor kan fungere ved fuld clockhastighed, bruger den intern RAM-hukommelse. Disse kaldes "registre". Registre er særligt vigtige funktionsblokke i mange digitale systemer. De består af en samling af flip-flop kredsløb, der midlertidigt kan indeholde (derved huske) et binært tal. De forskellige typer registre er:
- A register: registrer for A input til ALU
- B-register: registrer for B-input til ALU
- Arbejdsregister: generelt formål, til lagring af (foreløbige) resultater
- Instruktionsregister: Den aktuelle instruktion, der skal udføres for processoren, gemmes her
- Adresseregister (programtæller): indeholder adressen på den næste instruktion, der skal udføres
- Flagregister: tal (efter en beregning) er: nul, negativ, positiv, for stor, lige eller ulige
- Floating Point Register: tal med cifre efter decimalkommaet
- Skifteregister: hukommelse, hvori dataene skifter en bit under hver clock-impuls
- Memory Data Register: buffer mellem CPU og RAM til hukommelsesdata
- Hukommelsesadresseregister: buffer mellem CPU og RAM for hukommelsesadresse
ALU (Aritmetic Logic Unit) udfører alle aritmetiske og logiske operationer (AND, OR, NOT, etc.).
- 2 indgange til ALU: A og B
- 1 input: hvilken operation skal ALU'en udføre
- 1 udgang: R (Resultat) går til et register
- 1 udgang: flagregister
1. ALU ønsker at sende 01010101
2. Først skal kontrolenheden oprette sæt "1".
3. Registeret er afsluttet
4. Efter dette, aktiveres "1".
5. Dataene fra ALU'en sættes på en bus
CPU'en ønsker at hente data fra RAM:
1. CPU sender en adresse til RAM (01001001)
2. CPU ønsker at modtage information; "aktiver" = 1
3. RAM sender data fra adresse 01001001 til CPU'en
4. CPU behandler informationen
CPU'en ønsker at gemme data i RAM:
1. CPU sender en adresse til RAM (01001011)
2. CPU ønsker at gemme information; "sæt" = 1
3. CPU sender data (00111100) til adresse 01001011 i RAM.
Dataene i RAM er nu overskrevet fra: 11111001 til: 00111100
ROM hukommelse:
ROM er en forkortelse af: Read Only Memory. Denne hukommelse er blevet programmeret af producenten. Hukommelseskredsløbet er indrettet med faste forbindelser. ECU'en starter softwareprogrammet (opstart) fra ROM-hukommelsen. ROM-hukommelsen er en langsom hukommelse. Under opstart kopieres dataene fra ROM'en til RAM'en.
Nedenfor er fire eksempler på læsning af ROM'en.
Relaterede sider:
