فاعل، موضوع:
- مقدمه
- اتوبوس سیستم
- پردازنده (CPU)
- حافظه رم
- حافظه رام
معرفی:
یک ECU یا دریافت می کند داده های اندازه گیری از سنسورها، اطلاعات را پردازش می کند و محاسباتی را برای کنترل محرک ها انجام می دهد. شکل زیر بلوک دیاگرام یک سیستم کنترل را نشان می دهد.
حسگرها حسگرهایی هستند که به یک کمیت فیزیکی پاسخ می دهند. الکترونیک موجود در سنسور این را به سیگنال الکتریکی تبدیل می کند. ECU این سیگنال الکتریکی را به عنوان "ورودی" دریافت می کند و این سیگنال را با مقدار از پیش برنامه ریزی شده مقایسه می کند. بسته به اینکه سیگنال برای چه چیزی است، کنترل با تنظیم کنترل محرک بر این اساس انجام می شود.
شکل زیر یک ECU را با سه اتصال فیش نشان می دهد. از چپ به راست: منبع تغذیه و شبکه، سنسورها، محرک ها.
در سیستم مدیریت موتور بنزینی، در میان دیگران، سنسورهای زیر را می‌یابیم:
- سنسور موقعیت میل لنگ برای اندازه گیری سرعت میل لنگ؛
- سنسور دمای مایع خنک کننده برای اندازه گیری گرمایش مایع خنک کننده؛
- سنسورهای موقعیت دریچه گاز برای اندازه گیری موقعیت دریچه گاز و در نتیجه بار موتور.
- MAP یا جرم سنج هوا برای اندازه گیری فشار منفی یا جریان هوا؛
- سنسور لامبدا برای اندازه گیری میزان اکسیژن در گازهای خروجی؛
- سنسور فشارسنج و سنسورهای دمای هوای ورودی؛
- سنسور ضربه ای برای پیشبرد احتراق تا حد امکان.
سنسورهای فوق به عنوان ورودی برای کنترل انژکتورها و سیم پیچ (های) احتراق عمل می کنند. برای این منظور، تمام مقادیر سنسور در یک فیلد مشخصه از پیش برنامه ریزی شده جستجو می شوند.
ما کنترل انژکتور را به عنوان مثال در نظر می گیریم. در دور موتور بیکار، انژکتورها پس از TDC تعداد x درجه را تزریق می کنند.
- در دمای پایین خنک کننده، زمان تزریق افزایش می یابد (غنی سازی).
- هنگام شتاب دادن به آرامی، زمان تزریق نیز افزایش می یابد. اندازه‌گیری نیز انجام می‌شود که سرعت فشار دادن پدال گاز را پیگیری می‌کند.
- فشار منفی در منیفولد ورودی بر زمان و مدت تزریق تأثیر می گذارد.
- سنسور لامبدا (مثلاً سنسور پرش) میزان غنی بودن یا کم‌چرب بودن مخلوط را اندازه‌گیری می‌کند. اگر مخلوط برای تعدادی چرخش میل لنگ خیلی لاغر باشد، زمان تزریق با استفاده از تریم های سوخت تا زمانی که مخلوط دوباره استوکیومتری شود، تمدید می شود.
- سنسور فشارسنج و سنسور دمای هوای ورودی فشار و دمای هوا را برای تعیین سطح اکسیژن هوای مکیده شده اندازه گیری می کنند.
بنابراین مدت تزریق به مقادیر حداکثر پنج سنسور بستگی دارد. در موتورهای مدرن، حتی سنسورهای بیشتری در این امر نقش دارند.
در طول و بعد از کنترل یک محرک، سنسورها اطلاعات را به ECU برمی‌گردانند. مقدار اندازه گیری شده با مقدار مورد نظر در نرم افزار مقایسه می شود. این می تواند برای تعیین اینکه آیا یک کنترل محرک می تواند ثابت بماند، باید کوتاه شود یا گسترش یابد استفاده می شود. بنابراین ECU به عنوان یک کنترل کننده عمل می کند و یک حلقه کنترل ایجاد می کند.
شکل زیر نموداری را نشان می دهد که در آن زمان پاشش پایه از روی سرعت میل لنگ در مقایسه با فشار پایین در منیفولد ورودی که معیاری برای اندازه گیری بار موتور است، تعیین می شود. دما و سنسور لامبدا یک ضریب تصحیح را تشکیل می دهند و هر کدام میدان مشخصه خود را دارند.
اتوبوس سیستم:
گذرگاه سیستم بین اجزای ECU ارتباط برقرار می کند (تصویر زیر را ببینید). در بالای ECU ساعت را پیدا می کنیم. این به اصطلاح نوسان ساز یک ولتاژ موج مربعی با فرکانس معمولا 16 مگاهرتز تولید می کند. فرکانس ساعت سرعت واحد کنترل را تعیین می کند. اجزای یک حلقه کنترل توسط این تایمر هماهنگ می شوند.
CPU، حافظه و رابط ورودی/خروجی (I/O مخفف: ورودی/خروجی) با یک گذرگاه سیستم، متشکل از چندین اتصال بر روی برد مدار چاپی، به هم متصل هستند. می توانیم اینها را به موارد زیر تقسیم کنیم:
- گذرگاه آدرس: این گذرگاه انتقال داده ها را از ریزپردازنده به مکان های خاص حافظه تضمین می کند.
- گذرگاه داده: داده ها بین حافظه، CPU و رابط ها از طریق گذرگاه داده منتقل می شوند.
- گذرگاه کنترل: با انجام انتخاب های خواندن و نوشتن، درخواست ها و تنظیم مجدد بر اساس زمان بندی ساعت سیستم، به عنوان یک کنترل کننده عمل می کند.
پردازنده (CPU):
پردازنده (واحد پردازش مرکزی) قلب کامپیوتر است. مدارهای ترکیبی که از تعداد زیادی گیت AND، OR و NOT تشکیل شده‌اند، با استفاده از نرم‌افزار در ECU ساخته می‌شوند. تعدادی از دستورالعمل ها (نرم افزار) در طول ساخت پردازنده پخته می شوند. این دستورالعمل ها اقدامات را انجام می دهند و آنها را به ترتیب صحیح قرار می دهند. مثال:
- حروف الفبا به صورت دیجیتالی در پردازنده ذخیره می شوند. در واقع، این حروف نخواهد بود، بلکه دستورالعمل های دیجیتالی هستند که اقدامات ساده را نشان می دهند.
- با قرار دادن حروف در ترتیب درست می توانیم کلمات بسازیم.
- با قرار دادن کلمات در ترتیب صحیح می توانیم جمله بسازیم.
- جملات داستان را می سازند: در واقع برنامه کامپیوتری.
برنامه برای قرار دادن دستورالعمل های شناخته شده توسط پردازنده به ترتیب صحیح توسط برنامه نویس در نرم افزار پخته شده است. این برنامه در حافظه فلش ECU بارگذاری می شود.
هنگامی که ECU راه اندازی می شود، دستورالعمل ها از فلش مموری بازیابی می شوند و مطابق با ساعت، یک به یک توسط پردازنده اجرا می شوند. پس از اجرا و پایان برنامه، چرخه دوباره شروع می شود.
داده های مورد نیاز برای بارگذاری داده ها مانند زمان جرقه زنی از حافظه ROM بارگیری می شود. پردازنده از حافظه ROM بوت می شود و داده ها را از ROM به RAM کپی می کند. پس از بوت شدن، CPU تمام داده ها و دستورات را از حافظه RAM سریع بازیابی می کند. یک حافظه RAN نسبتاً کوچک برای ذخیره موقت داده ها و مقادیر میانی محاسبه شده ضروری است.
CPU از طریق یک گذرگاه آدرس و گذرگاه داده به حافظه متصل می شود.
- Set: بیت ها در RAM ذخیره می شوند
- فعال کردن: بیت ها از رم بازیابی می شوند
بیت ها و بایت های داده در RAM می تواند شامل موارد زیر باشد:
- اعداد: داده ها از حسگرها / داده ها به محرک ها / محاسبات
- آدرس سنسورها (ورودی) و محرک ها (خروجی)
داده های موجود در رم می تواند به صورت زیر باشد:
- حروف: کدهای اسکی، اعداد، حروف، نمادها
- دستورالعمل: مجموعه دستورالعمل پردازنده
پردازنده بر اساس یک به اصطلاح ISA (معماری مجموعه دستورالعمل) یا یک مجموعه دستورالعمل کار می کند. ISA لیستی از دستورالعمل ها است که توسط سازنده برنامه ریزی شده و توسط پردازنده استفاده می شود. ISA در هر پردازنده متفاوت است و بسیار وابسته به برنامه ای است که پردازنده برای آن استفاده می شود. در زیر چند نمونه آورده شده است:
- LOAD پردازنده یک مقدار را از حافظه RAM بازیابی می کند
- STORE پردازنده یک مقدار را در حافظه RAM ذخیره می کند
- ADD پردازنده دو عدد را با هم جمع می کند
- CLR پردازنده یک مقدار را در حافظه RAM پاک می کند
- COMPARE پردازنده دو عدد را با یکدیگر مقایسه می کند
- پرش اگر پردازنده به یک آدرس حافظه خاص در RAM می‌رود (شرایط مقایسه)
- OUT پردازنده اطلاعات را به خروجی می فرستد
- در پردازنده اطلاعات را از یک ورودی درخواست می کند
برای اینکه یک پردازنده با سرعت تمام ساعت کار کند، از حافظه رم داخلی استفاده می کند. به این موارد "رجیستر" می گویند. ثبات‌ها بلوک‌های عملکردی مهمی در بسیاری از سیستم‌های دیجیتال هستند. آنها از مجموعه ای از مدارهای فلیپ فلاپ تشکیل شده اند که می توانند به طور موقت یک عدد باینری را نگه دارند (در نتیجه به خاطر بسپارند). انواع مختلف رجیسترها عبارتند از:
- یک ثبات: برای ورودی ALU ثبت نام کنید
- ثبت B: برای ورودی B به ALU ثبت نام کنید
- ثبت کار: هدف کلی، برای ذخیره نتایج (موقت).
- Instruction Register: دستورالعمل فعلی که باید برای پردازنده اجرا شود در اینجا ذخیره می شود
- رجیستر آدرس ( شمارنده برنامه): حاوی آدرس دستور بعدی است که باید اجرا شود
- ثبت پرچم: عدد (بعد از محاسبه) عبارت است از: صفر، منفی، مثبت، خیلی بزرگ، زوج یا فرد
- ثبت ممیز شناور: عددی با ارقام بعد از نقطه اعشار
- Shift register: حافظه ای که در آن داده ها در طول هر پالس ساعت یک بیت جابجا می شوند
- ثبت اطلاعات حافظه: بافر بین CPU و RAM برای داده های حافظه
- ثبت آدرس حافظه: بافر بین CPU و RAM برای آدرس حافظه
ALU (واحد منطق حسابی) تمام عملیات حسابی و منطقی (AND، OR، NOT و غیره) را انجام می دهد.
- 2 ورودی به ALU: A و B
- ورودی 1: ALU کدام عملیات را باید انجام دهد
- 1 خروجی: R (نتیجه) به یک ثبات می رود
- 1 خروجی: ثبت پرچم
1. ALU می خواهد 01010101 ارسال کند
2. ابتدا واحد کنترل باید مجموعه "1" را ایجاد کند.
3. ثبت نام تکمیل شده است
4. پس از این، Enable "1" ساخته می شود.
5. داده های ALU روی یک گذرگاه قرار می گیرد
CPU می خواهد داده ها را از RAM بازیابی کند:
1. CPU یک آدرس به RAM می فرستد (01001001)
2. CPU می خواهد اطلاعات را دریافت کند. "فعال کردن" = 1
3. RAM داده ها را از آدرس 01001001 به CPU ارسال می کند
4. CPU اطلاعات را پردازش می کند
CPU می خواهد داده ها را در RAM ذخیره کند:
1. CPU یک آدرس به RAM می فرستد (01001011)
2. CPU می خواهد اطلاعات را ذخیره کند. "مجموعه" = 1
3. CPU داده ها (00111100) را به آدرس 01001011 در RAM می فرستد.
داده های موجود در RAM اکنون از 11111001 به 00111100 بازنویسی می شوند.
حافظه رام:
ROM مخفف عبارت Read Only Memory است. این حافظه توسط سازنده برنامه ریزی شده است. مدار حافظه با اتصالات ثابت مرتب شده است. ECU برنامه نرم افزاری (بوت شدن) را از حافظه رام شروع می کند. حافظه ROM یک حافظه کند است. در هنگام راه اندازی، داده ها از رام به رم کپی می شوند.
در زیر چهار نمونه از خواندن رام آورده شده است.
صفحات مرتبط:
