Μαθήματα:
- Εισαγωγή
- Δίαυλος συστήματος
- Επεξεργαστής (CPU)
- Μνήμη RAM
- Μνήμη ROM
Εισαγωγή:
Μια ECU λαμβάνει ή δεδομένα μέτρησης από αισθητήρες, επεξεργάζεται τις πληροφορίες και εκτελεί υπολογισμούς για τον έλεγχο των ενεργοποιητών. Το παρακάτω σχήμα δείχνει ένα μπλοκ διάγραμμα ενός συστήματος ελέγχου.
Οι αισθητήρες είναι αισθητήρες που ανταποκρίνονται σε ένα φυσικό μέγεθος. Τα ηλεκτρονικά στον αισθητήρα το μετατρέπουν σε ηλεκτρικό σήμα. Η ECU λαμβάνει αυτό το ηλεκτρικό σήμα ως "είσοδο" και συγκρίνει αυτό το σήμα με την προ-προγραμματισμένη τιμή. Ανάλογα με το σκοπό του σήματος, ο έλεγχος πραγματοποιείται ρυθμίζοντας ανάλογα τον έλεγχο του ενεργοποιητή.
Το παρακάτω σχήμα δείχνει μια ECU με τρεις συνδέσεις βύσματος. Από αριστερά προς τα δεξιά: τροφοδοτικό και δίκτυο, αισθητήρες, ενεργοποιητές.
Σε ένα σύστημα διαχείρισης βενζινοκινητήρων βρίσκουμε, μεταξύ άλλων, τους ακόλουθους αισθητήρες:
- αισθητήρας θέσης στροφαλοφόρου για μέτρηση της ταχύτητας του στροφαλοφόρου άξονα.
- αισθητήρας θερμοκρασίας ψυκτικού για τη μέτρηση της θέρμανσης του ψυκτικού υγρού.
- αισθητήρες θέσης γκαζιού για τη μέτρηση της θέσης της βαλβίδας πεταλούδας και επομένως του φορτίου του κινητήρα.
- MAP ή μετρητής μάζας αέρα για τη μέτρηση της αρνητικής πίεσης ή της ροής αέρα.
- αισθητήρας λάμδα για τη μέτρηση της περιεκτικότητας σε οξυγόνο στα καυσαέρια.
- τον βαρομετρικό αισθητήρα και τους αισθητήρες θερμοκρασίας αέρα εισαγωγής.
- αισθητήρας κρούσης για να προωθήσετε την ανάφλεξη όσο το δυνατόν περισσότερο.
Οι παραπάνω αισθητήρες χρησιμεύουν ως είσοδος για τον έλεγχο των μπεκ και του πηνίου ανάφλεξης. Για το σκοπό αυτό, αναζητούνται όλες οι τιμές του αισθητήρα σε ένα προ-προγραμματισμένο χαρακτηριστικό πεδίο.
Παίρνουμε ως παράδειγμα τον έλεγχο του μπεκ. Στις στροφές του κινητήρα στο ρελαντί, τα μπεκ ψεκάζουν έναν αριθμό x μοιρών μετά το TDC.
- Σε χαμηλή θερμοκρασία ψυκτικού, ο χρόνος έγχυσης παρατείνεται (εμπλουτισμός).
- Όταν επιταχύνετε ήπια, ο χρόνος της ένεσης παρατείνεται επίσης. Λαμβάνεται επίσης μια μέτρηση που παρακολουθεί πόσο γρήγορα πατιέται το πεντάλ του γκαζιού: όταν το γκάζι είναι απότομα γεμάτο, λαμβάνει χώρα πρόσθετος εμπλουτισμός.
- Η αρνητική πίεση στην πολλαπλή εισαγωγής επηρεάζει το χρόνο και τη διάρκεια της έγχυσης.
- Ο αισθητήρας λάμδα (για παράδειγμα ο αισθητήρας άλματος) μετρά εάν το μείγμα είναι πολύ πλούσιο ή πολύ άπαχο. Εάν το μείγμα είναι πολύ άπαχο για πολλές περιστροφές του στροφαλοφόρου άξονα, ο χρόνος έγχυσης παρατείνεται χρησιμοποιώντας τα διακοσμητικά καυσίμου μέχρι το μείγμα να γίνει ξανά στοιχειομετρικό.
- Ο βαρομετρικός αισθητήρας και ο αισθητήρας θερμοκρασίας αέρα εισαγωγής μετρούν την πίεση και τη θερμοκρασία του αέρα για να καθορίσουν το επίπεδο οξυγόνου στον αναρροφούμενο αέρα.
Επομένως, η διάρκεια της έγχυσης εξαρτάται από τις τιμές έως και πέντε αισθητήρων. Στους σύγχρονους κινητήρες, ακόμη περισσότεροι αισθητήρες παίζουν ρόλο σε αυτό.
Κατά τη διάρκεια και μετά τον έλεγχο ενός ενεργοποιητή, οι αισθητήρες τροφοδοτούν πληροφορίες πίσω στην ECU. Η μετρούμενη τιμή συγκρίνεται με την επιθυμητή τιμή στο λογισμικό. Αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να καθοριστεί εάν ένας έλεγχος ενεργοποιητή μπορεί να παραμείνει σταθερός, πρέπει να συντομευτεί ή να επεκταθεί. Η ECU επομένως λειτουργεί ως ελεγκτής, δημιουργώντας έναν βρόχο ελέγχου.
Το παρακάτω σχήμα δείχνει ένα διάγραμμα στο οποίο ο βασικός χρόνος ψεκασμού προσδιορίζεται από την ταχύτητα του στροφαλοφόρου σε σύγκριση με την υποπίεση στην πολλαπλή εισαγωγής, η οποία είναι ένα μέτρο του φορτίου του κινητήρα. Οι θερμοκρασίες και ο αισθητήρας λάμδα σχηματίζουν έναν συντελεστή διόρθωσης και ο καθένας έχει το δικό του χαρακτηριστικό πεδίο.
Δίαυλος συστήματος:
Ο δίαυλος συστήματος πραγματοποιεί συνδέσεις μεταξύ των εξαρτημάτων στο ECU (δείτε την παρακάτω εικόνα). Στην κορυφή της ECU βρίσκουμε το ρολόι. Αυτός ο λεγόμενος ταλαντωτής παράγει μια τάση τετραγωνικού κύματος με συχνότητα συνήθως 16 mHz. Η συχνότητα ρολογιού καθορίζει την ταχύτητα της μονάδας ελέγχου. Τα στοιχεία σε έναν βρόχο ελέγχου συντονίζονται από αυτό το χρονόμετρο.
Η CPU, η μνήμη και η διεπαφή I/O (I/O σημαίνει: είσοδος / έξοδος) διασυνδέονται με ένα δίαυλο συστήματος, που αποτελείται από πολλαπλές συνδέσεις στην πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος. Μπορούμε να τα χωρίσουμε σε:
- Δίαυλος διευθύνσεων: αυτός ο δίαυλος διασφαλίζει τη μεταφορά δεδομένων από τον μικροεπεξεργαστή σε ορισμένες θέσεις μνήμης.
- Δίαυλος δεδομένων: τα δεδομένα μεταξύ της μνήμης, της CPU και των διεπαφών μεταφέρονται μέσω του διαύλου δεδομένων.
- Δίαυλος ελέγχου: χρησιμεύει ως ελεγκτής κάνοντας επιλογές ανάγνωσης και εγγραφής, αιτήματα και επαναφορές βάσει του χρονισμού του ρολογιού του συστήματος.
Επεξεργαστής (CPU):
Ο επεξεργαστής (Central Processing Unit) είναι η καρδιά του υπολογιστή. Τα συνδυαστικά κυκλώματα, τα οποία αποτελούνται από έναν τεράστιο αριθμό πυλών AND, OR και NOT, δημιουργούνται στην ECU μέσω λογισμικού. Ένας αριθμός οδηγιών (το λογισμικό) ψήνεται κατά την κατασκευή του επεξεργαστή. Αυτές οι οδηγίες εκτελούν ενέργειες και τις βάζουν στη σωστή σειρά. Παράδειγμα:
- τα γράμματα του αλφαβήτου αποθηκεύονται ψηφιακά στον επεξεργαστή. Στην πραγματικότητα, δεν θα είναι γράμματα, αλλά ψηφιακές οδηγίες που αντιπροσωπεύουν απλές ενέργειες.
- βάζοντας τα γράμματα στη σωστή σειρά μπορούμε να φτιάξουμε λέξεις.
- βάζοντας τις λέξεις στη σωστή σειρά μπορούμε να φτιάξουμε προτάσεις.
- οι προτάσεις φτιάχνουν την ιστορία: στην πραγματικότητα το πρόγραμμα του υπολογιστή.
Το πρόγραμμα για την τοποθέτηση των οδηγιών που γνωρίζει ο επεξεργαστής με τη σωστή σειρά έχει μπει στο λογισμικό από τον προγραμματιστή. Αυτό το πρόγραμμα φορτώνεται στη μνήμη flash της ECU.
Κατά την εκκίνηση της ECU, οι οδηγίες ανακτώνται από τη μνήμη flash και εκτελούνται μία προς μία από τον επεξεργαστή, σύμφωνα με το ρολόι. Αφού τρέξει και τελειώσει το πρόγραμμα, ο κύκλος ξεκινά ξανά.
Τα δεδομένα που απαιτούνται για τη φόρτωση δεδομένων, όπως οι χρονισμοί ανάφλεξης, φορτώνονται από τη μνήμη ROM. Ο επεξεργαστής εκκινεί από τη μνήμη ROM και αντιγράφει δεδομένα από τη ROM στη RAM. Μετά την εκκίνηση, η CPU ανακτά όλα τα δεδομένα και τις εντολές από τη γρήγορη μνήμη RAM. Μια σχετικά μικρή μνήμη RAN είναι απαραίτητη για την προσωρινή αποθήκευση δεδομένων και υπολογισμένων ενδιάμεσων τιμών.
Η CPU συνδέεται με τη μνήμη μέσω ενός διαύλου διευθύνσεων και διαύλου δεδομένων.
- Set: τα bit αποθηκεύονται στη μνήμη RAM
- Ενεργοποίηση: τα bit ανακτώνται από τη μνήμη RAM
Τα bit και τα byte δεδομένων στη μνήμη RAM μπορούν να περιλαμβάνουν:
- αριθμοί: δεδομένα από αισθητήρες / δεδομένα σε ενεργοποιητές / υπολογισμούς
- διευθύνσεις αισθητήρων (είσοδος) και ενεργοποιητές (έξοδος)
Τα δεδομένα στη μνήμη RAM μπορεί να είναι:
- γράμματα: κωδικοί ASCII, αριθμοί, γράμματα, σύμβολα
- οδηγίες: σετ εντολών επεξεργαστή
Ο επεξεργαστής λειτουργεί σύμφωνα με το λεγόμενο ISA (Instruction Set Architecture) ή ένα σύνολο εντολών. Το ISA είναι μια λίστα οδηγιών που έχουν προγραμματιστεί από τον κατασκευαστή και χρησιμοποιούνται από τον επεξεργαστή. Το ISA διαφέρει ανά επεξεργαστή και εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την εφαρμογή για την οποία χρησιμοποιείται ο επεξεργαστής. Παρακάτω είναι μερικά παραδείγματα:
- LOAD ο επεξεργαστής ανακτά μια τιμή από τη μνήμη RAM
- STORE ο επεξεργαστής αποθηκεύει μια τιμή στη μνήμη RAM
- ADD ο επεξεργαστής προσθέτει δύο αριθμούς μαζί
- CLR ο επεξεργαστής διαγράφει μια τιμή στη μνήμη RAM
- ΣΥΓΚΡΙΣΗ Ο επεξεργαστής συγκρίνει δύο αριθμούς μεταξύ τους
- JUMP ΑΝ ο επεξεργαστής μεταπηδήσει σε μια συγκεκριμένη διεύθυνση μνήμης στη μνήμη RAM (κατάσταση από τη σύγκριση)
- OUT ο επεξεργαστής στέλνει πληροφορίες σε μια έξοδο
- ΣΤΟΝ επεξεργαστή ζητήστε πληροφορίες από μια είσοδο
Προκειμένου ένας επεξεργαστής να λειτουργεί σε πλήρη ταχύτητα ρολογιού, χρησιμοποιεί εσωτερική μνήμη RAM. Αυτά ονομάζονται «μητρώα». Οι καταχωρητές είναι ιδιαίτερα σημαντικά μπλοκ λειτουργιών σε πολλά ψηφιακά συστήματα. Αποτελούνται από μια συλλογή κυκλωμάτων flip-flop που μπορούν να κρατήσουν προσωρινά (με αυτό τον τρόπο να θυμούνται) έναν δυαδικό αριθμό. Οι διάφοροι τύποι μητρώων είναι:
- Ένας καταχωρητής: εγγραφή για είσοδο A στο ALU
- B καταχωρητής: εγγραφή για είσοδο B στο ALU
- Μητρώο εργασίας: γενικής χρήσης, για αποθήκευση (ενδιάμεσων) αποτελεσμάτων
- Εγγραφή εντολών: Εδώ αποθηκεύεται η τρέχουσα εντολή που πρέπει να εκτελεστεί για τον επεξεργαστή
- Καταχωρητής διευθύνσεων (μετρητής προγράμματος): περιέχει τη διεύθυνση της επόμενης εντολής που θα εκτελεστεί
- Καταχωρητής σημαίας: ο αριθμός (μετά από έναν υπολογισμό) είναι: μηδέν, αρνητικός, θετικός, πολύ μεγάλος, ζυγός ή περιττός
- Μητρώο κινητής υποδιαστολής: αριθμός με ψηφία μετά την υποδιαστολή
- Καταχωρητής Shift: μνήμη στην οποία τα δεδομένα μετατοπίζονται ένα bit κατά τη διάρκεια κάθε παλμού ρολογιού
- Καταχωρητής δεδομένων μνήμης: buffer μεταξύ CPU και RAM για δεδομένα μνήμης
- Καταχώρηση διεύθυνσης μνήμης: buffer μεταξύ CPU και RAM για τη διεύθυνση μνήμης
Η ALU (Arithmetic Logic Unit) εκτελεί όλες τις αριθμητικές και λογικές πράξεις (AND, OR, NOT, κ.λπ.).
- 2 είσοδοι σε ALU: A και B
- 1 είσοδος: ποια λειτουργία πρέπει να εκτελέσει η ALU
- 1 έξοδος: Το R (Αποτέλεσμα) πηγαίνει σε έναν καταχωρητή
- 1 έξοδος: καταχωρητής σημαίας
1. Η ALU θέλει να στείλει 01010101
2. Πρώτα η Μονάδα Ελέγχου πρέπει να δημιουργήσει το σύνολο «1».
3. Το μητρώο έχει συμπληρωθεί
4. Μετά από αυτό, γίνεται Enable "1".
5. Τα δεδομένα από την ALU τοποθετούνται σε ένα δίαυλο
Η CPU θέλει να ανακτήσει δεδομένα από τη μνήμη RAM:
1. Η CPU στέλνει μια διεύθυνση στη μνήμη RAM (01001001)
2. Η CPU θέλει να λαμβάνει πληροφορίες. "ενεργοποίηση" = 1
3. Η RAM στέλνει δεδομένα από τη διεύθυνση 01001001 στην CPU
4. Η CPU επεξεργάζεται τις πληροφορίες
Η CPU θέλει να αποθηκεύσει δεδομένα στη μνήμη RAM:
1. Η CPU στέλνει μια διεύθυνση στη μνήμη RAM (01001011)
2. Η CPU θέλει να αποθηκεύσει πληροφορίες. "set" = 1
3. Η CPU στέλνει δεδομένα (00111100) στη διεύθυνση 01001011 στη μνήμη RAM.
Τα δεδομένα στη μνήμη RAM αντικαθίστανται τώρα από: 11111001 σε: 00111100
Μνήμη ROM:
Το ROM είναι συντομογραφία του: Read Only Memory. Αυτή η μνήμη έχει προγραμματιστεί από τον κατασκευαστή. Το κύκλωμα μνήμης είναι διατεταγμένο με σταθερές συνδέσεις. Η ECU ξεκινά το πρόγραμμα λογισμικού (εκκίνηση) από τη μνήμη ROM. Η μνήμη ROM είναι μια αργή μνήμη. Κατά την εκκίνηση, τα δεδομένα αντιγράφονται από τη ROM στη μνήμη RAM.
Παρακάτω είναι τέσσερα παραδείγματα ανάγνωσης της ROM.
Σχετικές σελίδες:
