Teemad:
- Sissejuhatus
- Süsteemibuss
- Protsessor (CPU)
- RAM-mälu
- ROM-mälu
Eessõna:
ECU saab või andurite mõõteandmed, töötleb teavet ja teostab arvutusi täiturmehhanismide juhtimiseks. Alloleval joonisel on kujutatud juhtimissüsteemi plokkskeem.
Andurid on andurid, mis reageerivad füüsilisele suurusele. Anduri elektroonika muudab selle elektrisignaaliks. ECU võtab selle elektrisignaali vastu "sisendina" ja võrdleb seda signaali eelprogrammeeritud väärtusega. Olenevalt sellest, milleks signaal on mõeldud, toimub juhtimine täiturmehhanismi juhtimist vastavalt reguleerides.
Järgmisel joonisel on näidatud kolme pistikühendusega ECU. Vasakult paremale: toiteallikas ja võrk, andurid, täiturid.
Bensiinimootori juhtimissüsteemist leiame muu hulgas järgmised andurid:
- väntvõlli asendiandur väntvõlli kiiruse mõõtmiseks;
- jahutusvedeliku temperatuuriandur jahutusvedeliku kuumenemise mõõtmiseks;
- drosselklapi asendi andurid, et mõõta drosselklapi asendit ja seega ka mootori koormust;
- MAP või õhumassimõõtur alarõhu või õhuvoolu mõõtmiseks;
- lambda-andur heitgaaside hapnikusisalduse mõõtmiseks;
- baromeetriline andur ja sissepuhkeõhu temperatuuriandurid;
- koputusandur, et süüde võimalikult kaugele edasi lükata.
Ülaltoodud andurid toimivad injektorite ja süütepooli(de) juhtimiseks. Selleks otsitakse kõik anduri väärtused eelnevalt programmeeritud tunnusväljalt.
Toome näitena pihusti juhtseadme. Mootori tühikäigul pööretel süstivad pihustid x arvu kraadi pärast TDC-d.
- Jahutusvedeliku madalal temperatuuril pikeneb sissepritseaeg (rikastamine);
- Õrnalt kiirendades pikeneb ka süstimisaeg. Samuti tehakse mõõtmine, mis jälgib, kui kiiresti gaasipedaali vajutatakse: järsult täisgaasi andmisel toimub täiendav rikastamine;
- Negatiivne rõhk sisselaskekollektoris mõjutab sissepritse ajastust ja kestust;
- Lambda-andur (näiteks hüppeandur) mõõdab, kas segu on liiga rikas või liiga lahja. Kui segu on mitme väntvõlli pöörete jaoks liiga lahja, pikendatakse sissepritseaega kütuse trimmide abil, kuni segu on taas stöhhiomeetriline;
- Baromeetriline andur ja sissepuhkeõhu temperatuuriandur mõõdavad õhurõhku ja temperatuuri, et määrata hapniku taset imetavas õhus.
Sissepritse kestus sõltub seega kuni viie anduri väärtustest. Kaasaegsetes mootorites mängib selles rolli veelgi rohkem andureid.
Täiturmehhanismi juhtimise ajal ja pärast seda edastavad andurid teavet ECU-sse. Mõõdetud väärtust võrreldakse tarkvaras soovitud väärtusega. Seda saab kasutada selleks, et teha kindlaks, kas täiturmehhanismi juhtseade võib jääda konstantseks, seda tuleb lühendada või pikendada. Seetõttu toimib ECU kontrollerina, luues juhtimisahela.
Järgmisel joonisel on diagramm, kus põhiline sissepritseaeg määratakse väntvõlli pöörete arvu järgi võrreldes sisselaskekollektori alarõhuga, mis on mootori koormuse mõõt. Temperatuurid ja lambdaandur moodustavad parandusteguri ja igaühel neist on oma iseloomulik väli.
Süsteemi siin:
Süsteemibuss loob ühendused ECU komponentide vahel (vt allolevat pilti). ECU ülaosas leiame kella. See niinimetatud ostsillaator toodab ruutlaine pinget sagedusega tavaliselt 16 mHz. Kella sagedus määrab juhtseadme kiiruse. Juhtkontuuri komponente koordineerib see taimer.
CPU, mälu ja I/O liides (I/O tähistab: sisend / väljund) on omavahel ühendatud süsteemisiiniga, mis koosneb mitmest trükkplaadi ühendusest. Võime need jagada järgmisteks osadeks:
- aadresssiin: see siin tagab andmeedastuse mikroprotsessorist teatud mälukohtadesse;
- andmesiin: andmed mälu, protsessori ja liideste vahel edastatakse andmesiini kaudu;
- juhtsiin: toimib kontrollerina, tehes lugemis- ja kirjutamisvalikuid, päringuid ja lähtestusi süsteemi kella ajastuse alusel.
Protsessor (CPU):
Protsessor (Central Processing Unit) on arvuti süda. Kombineeritud vooluringid, mis koosnevad tohutul hulgal JA-, VÕI- ja EI-väravatest, on ECU-sse tarkvara abil üles ehitatud. Protsessori valmistamisel sisestatakse mitmeid juhiseid (tarkvara). Need juhised teostavad toiminguid ja seavad need õigesse järjekorda. Näide:
- tähestiku tähed salvestatakse digitaalselt protsessorisse. Tegelikkuses pole lihtsaid toiminguid tähistavad tähed, vaid digitaalsed juhised;
- tähti õigesse järjekorda pannes saame sõnu moodustada;
- sõnu õigesse järjekorda pannes saame lauseid moodustada;
- laused teevad loo: tegelikkuses arvutiprogramm.
Programm, mis paneb protsessorile teadaolevad juhised õigesse järjekorda, on programmeerija poolt tarkvarasse küpsetatud. See programm laaditakse ECU välkmällu.
ECU käivitamisel hangitakse käsklused välkmälust ja täidetakse protsessori poolt ükshaaval vastavalt kellaajale. Pärast programmi käivitamist ja lõppu algab tsükkel uuesti.
Andmete laadimiseks vajalikud andmed, nagu süüteajad, laaditakse ROM-mälust. Protsessor käivitub ROM-mälust ja kopeerib andmed ROM-ist RAM-i. Pärast käivitamist hangib CPU kõik andmed ja käsud kiirest RAM-mälust. Suhteliselt väike RAN-mälu on vajalik andmete ja arvutatud vaheväärtuste ajutiseks salvestamiseks.
CPU on mäluga ühendatud aadressi siini ja andmesiini kaudu.
- Määra: bitid salvestatakse RAM-i
- Luba: bitid hangitakse RAM-ist
RAM-is olevad andmebitid ja -baidid võivad hõlmata järgmist:
- numbrid: andmed anduritelt / andmed täiturmehhanismideni / arvutused
- andurite (sisend) ja täiturmehhanismide (väljund) aadressid
RAM-is olevad andmed võivad olla:
- tähed: ASCII koodid, numbrid, tähed, sümbolid
- juhised: protsessori käsukomplekt
Protsessor töötab nn ISA (Instruction Set Architecture) ehk käsukomplekti järgi. ISA on tootja poolt programmeeritud ja protsessori poolt kasutatavate juhiste loend. ISA on protsessoriti erinev ja sõltub suuresti rakendusest, mille jaoks protsessorit kasutatakse. Allpool on mõned näited:
- LOAD protsessor hangib väärtuse RAM-mälust
- STORE protsessor salvestab väärtuse RAM-mällu
- ADD protsessor liidab kaks numbrit kokku
- CLR kustutab protsessori väärtuse RAM-mälust
- VÕRDLEMINE Protsessor võrdleb kahte numbrit omavahel
- HÜPPA, KUI protsessor hüppab RAM-is kindlale mäluaadressile (seisund võrdlusest)
- OUT protsessor saadab teabe väljundisse
- IN protsessor küsib sisendilt teavet
Selleks, et protsessor töötaks täissagedusel, kasutab see sisemist RAM-mälu. Neid nimetatakse "registriteks". Registrid on paljudes digitaalsüsteemides eriti olulised funktsiooniplokid. Need koosnevad flip-flop-ahelate kogumist, mis võivad ajutiselt hoida (seega meeles pidada) kahendarvu. Erinevat tüüpi registrid on järgmised:
- A register: registreeruge ALU sisendiks
- B register: registreeruge ALU B sisendiks
- Tööregister: üldotstarbeline, (vahe)tulemuste salvestamiseks
- Käskude register: Siin salvestatakse protsessori jaoks täidetav jooksev käsk
- Aadressiregister (programmiloendur): sisaldab järgmise täidetava käsu aadressi
- Lipuregister: arv (pärast arvutust) on: null, negatiivne, positiivne, liiga suur, paaris või paaritu
- Ujukomaregister: number numbritega pärast koma
- Nihkeregister: mälu, milles andmed nihkuvad iga taktimpulsi ajal ühe biti võrra
- Mäluandmete register: puhver CPU ja RAM-i vahel mäluandmete jaoks
- Mälu aadressiregister: puhver protsessori ja RAM-i vahel mäluaadressi jaoks
ALU (Aritmetic Logic Unit) teostab kõiki aritmeetilisi ja loogilisi tehteid (AND, OR, NOT jne).
- 2 ALU sisendit: A ja B
- 1 sisend: millise toimingu peaks ALU tegema
- 1 väljund: R (tulemus) läheb registrisse
- 1 väljund: lipuregister
1. ALU soovib saata numbrit 01010101
2. Esmalt peab juhtseade looma komplekti “1”.
3. Register on täidetud
4. Pärast seda tehakse valik Enable “1”.
5. ALU andmed kantakse siinile
Protsessor soovib RAM-ist andmeid hankida:
1. CPU saadab aadressi RAM-ile (01001001)
2. CPU soovib saada teavet; "luba" = 1
3. RAM saadab andmed aadressilt 01001001 protsessorisse
4. CPU töötleb teavet
CPU soovib andmeid RAM-i salvestada:
1. CPU saadab aadressi RAM-ile (01001011)
2. CPU soovib salvestada teavet; "komplekt" = 1
3. CPU saadab andmed (00111100) RAM-i aadressile 01001011.
RAM-is olevad andmed on nüüd üle kirjutatud: 11111001 kuni: 00111100
ROM-i mälu:
ROM on lühend sõnadest: Read Only Memory. Selle mälu on programmeerinud tootja. Mäluahel on paigutatud fikseeritud ühendustega. ECU käivitab tarkvaraprogrammi (käivitab) ROM-mälust. ROM-mälu on aeglane mälu. Käivitamise ajal kopeeritakse andmed ROM-ist RAM-i.
Allpool on neli näidet ROM-i lugemisest.
