Pengoperasian ECU

Subyek:

Inleiding
Bis sistem
Prosesor (CPU)
memori RAM
memori ROM

Perkenalan:
ECU menerima atau data pengukuran dari sensor, memproses informasi dan melakukan perhitungan untuk mengendalikan aktuator. Gambar di bawah menunjukkan diagram blok suatu sistem kendali.

Sensor adalah sensor yang merespons kuantitas fisik. Elektronik di sensor mengubahnya menjadi sinyal listrik. ECU menerima sinyal listrik ini sebagai “input” dan membandingkan sinyal ini dengan nilai yang telah diprogram sebelumnya. Tergantung pada tujuan sinyalnya, kontrol dilakukan dengan menyesuaikan kontrol aktuator.

Gambar berikut menunjukkan ECU dengan tiga sambungan colokan. Dari kiri ke kanan: catu daya dan jaringan, sensor, aktuator.

Dalam sistem manajemen mesin bensin kita menemukan antara lain sensor-sensor berikut:

sensor posisi poros engkol untuk mengukur kecepatan poros engkol;
sensor suhu cairan pendingin untuk mengukur pemanasan cairan pendingin;
sensor posisi throttle untuk mengukur posisi katup throttle dan beban mesin;
MAP atau pengukur massa udara untuk mengukur tekanan negatif atau aliran udara;
sensor lambda untuk mengukur kandungan oksigen dalam gas buang;
sensor barometrik dan sensor suhu udara masuk;
sensor ketukan untuk memajukan kunci kontak sejauh mungkin.

Sensor di atas berfungsi sebagai masukan untuk mengontrol injektor dan koil pengapian. Untuk tujuan ini, semua nilai sensor dicari dalam bidang karakteristik yang telah diprogram sebelumnya.

Kami mengambil kontrol injektor sebagai contoh. Pada putaran mesin idle, injektor menyuntikkan sejumlah x derajat setelah TDC.

Pada suhu cairan pendingin yang rendah, waktu injeksi diperpanjang (pengayaan);
Saat berakselerasi dengan lembut, waktu injeksi juga diperpanjang. Pengukuran juga dilakukan untuk melacak seberapa cepat pedal akselerator ditekan: ketika throttle penuh secara tiba-tiba, pengayaan tambahan terjadi;
Tekanan negatif pada intake manifold mempengaruhi waktu dan durasi injeksi;
Sensor lambda (misalnya sensor lompat) mengukur apakah campuran terlalu kaya atau terlalu kurus. Jika campuran terlalu kurus untuk beberapa putaran poros engkol, waktu injeksi diperpanjang menggunakan trim bahan bakar hingga campuran menjadi stoikiometri kembali;
Sensor barometrik dan sensor suhu udara masuk mengukur tekanan dan suhu udara untuk mengetahui kadar oksigen pada udara yang dihisap.

Oleh karena itu, durasi injeksi bergantung pada nilai hingga lima sensor. Pada mesin modern, lebih banyak sensor yang berperan dalam hal ini.

Selama dan setelah mengendalikan aktuator, sensor memberikan informasi kembali ke ECU. Nilai yang diukur dibandingkan dengan nilai yang diinginkan dalam perangkat lunak. Hal ini dapat digunakan untuk menentukan apakah kendali aktuator dapat tetap konstan, harus diperpendek, atau diperpanjang. Oleh karena itu, ECU bertindak sebagai pengontrol, menciptakan loop kontrol.

Gambar berikut menunjukkan diagram dimana waktu injeksi dasar ditentukan dari kecepatan poros engkol dibandingkan dengan tekanan bawah pada intake manifold yang merupakan ukuran beban mesin. Suhu dan sensor lambda membentuk faktor koreksi dan masing-masing memiliki bidang karakteristiknya sendiri.

Bus sistem:
Bus sistem membuat koneksi antar komponen di ECU (lihat gambar di bawah). Di bagian atas ECU kita menemukan jam. Osilator yang disebut ini menghasilkan tegangan gelombang persegi dengan frekuensi biasanya 16 MHz. Frekuensi jam menentukan kecepatan unit kontrol. Komponen-komponen dalam loop kontrol dikoordinasikan oleh pengatur waktu ini.

CPU, memori dan antarmuka I/O (I/O singkatan dari: input / output) saling berhubungan dengan bus sistem, yang terdiri dari beberapa koneksi pada papan sirkuit tercetak. Kita dapat membaginya menjadi:

bus alamat: bus ini memastikan transfer data dari mikroprosesor ke lokasi memori tertentu;
bus data: data antara memori, CPU dan antarmuka diangkut melalui bus data;
bus kontrol: berfungsi sebagai pengontrol dengan membuat pilihan baca dan tulis, permintaan, dan reset berdasarkan waktu jam sistem.

Prosesor (CPU):
Prosesor (Central Processing Unit) merupakan jantungnya komputer. Sirkuit kombinasional, yang terdiri dari sejumlah besar gerbang AND, OR dan NOT, dibangun di ECU melalui perangkat lunak. Sejumlah instruksi (perangkat lunak) dimasukkan selama pembuatan prosesor. Instruksi ini melakukan tindakan dan menempatkannya dalam urutan yang benar. Contoh:

huruf-huruf alfabet disimpan secara digital di prosesor. Pada kenyataannya, ini bukanlah surat, melainkan instruksi digital yang mewakili tindakan sederhana;
dengan menyusun huruf-huruf dalam urutan yang benar kita dapat membuat kata-kata;
dengan menyusun kata-kata dalam urutan yang benar kita dapat membuat kalimat;
kalimat-kalimatnya membuat cerita: sebenarnya program komputer.

Program untuk meletakkan instruksi yang diketahui oleh prosesor dalam urutan yang benar telah dimasukkan ke dalam perangkat lunak oleh pemrogram. Program ini dimuat ke dalam memori flash ECU.

Saat ECU dijalankan, instruksi diambil dari memori flash dan dijalankan satu per satu oleh prosesor, sesuai dengan jam. Setelah program berjalan dan berakhir, siklus dimulai kembali.

Data yang diperlukan untuk memuat data seperti waktu pengapian diambil dari memori ROM. Prosesor melakukan booting dari memori ROM dan menyalin data dari ROM ke RAM. Setelah boot, CPU mengambil semua data dan perintah dari memori RAM cepat. Memori RAN yang relatif kecil diperlukan untuk menyimpan data sementara dan menghitung nilai antara.

CPU terhubung ke memori melalui bus alamat dan bus data.

Set: bit disimpan dalam RAM
Aktifkan: bit diambil dari RAM

Bit dan byte data dalam RAM dapat mencakup:

angka: data dari sensor/data ke aktuator/perhitungan
alamat sensor (input) dan aktuator (output)

Data dalam RAM dapat berupa:

huruf: kode ASCII, angka, huruf, simbol
instruksi: set instruksi prosesor

Prosesor bekerja berdasarkan apa yang disebut ISA (Instruction Set Architecture) atau set instruksi. ISA adalah daftar instruksi yang diprogram oleh pabrikan dan digunakan oleh prosesor. ISA berbeda untuk setiap prosesor dan sangat bergantung pada aplikasi yang menggunakan prosesor tersebut. Di bawah ini beberapa contohnya:

LOAD prosesor mengambil nilai dari memori RAM
STORE prosesor menyimpan nilai dalam memori RAM
TAMBAHKAN prosesor menambahkan dua angka secara bersamaan
CLR prosesor menghapus nilai dalam memori RAM
BANDINGKAN prosesor membandingkan dua angka satu sama lain
LOMPAT JIKA prosesor melompat ke alamat memori tertentu di RAM (kondisi dari perbandingan)
KELUAR prosesor mengirimkan informasi ke output
DI prosesor meminta informasi dari suatu input

Agar prosesor dapat beroperasi pada kecepatan clock penuh, ia menggunakan memori RAM internal. Ini disebut “register”. Register adalah blok fungsi yang sangat penting dalam banyak sistem digital. Mereka terdiri dari kumpulan sirkuit flip-flop yang untuk sementara dapat menampung (dengan demikian mengingat) bilangan biner. Berbagai jenis register adalah:

Register A: mendaftar untuk input A ke ALU
Register B: mendaftar untuk input B ke ALU
Daftar kerja: tujuan umum, untuk menyimpan hasil (sementara).
Daftar Instruksi: Instruksi saat ini yang akan dieksekusi untuk prosesor disimpan di sini
Address register (program counter): berisi alamat instruksi selanjutnya yang akan dieksekusi
Register bendera: angka (setelah dihitung) adalah: nol, negatif, positif, terlalu besar, genap atau ganjil
Floating Point Register: angka dengan angka setelah koma desimal
Register geser: memori yang datanya berpindah satu bit pada setiap pulsa clock
Memory Data Register: buffer antara CPU dan RAM untuk data memori
Memory Address Register: buffer antara CPU dan RAM untuk alamat memori

ALU (Unit Logika Aritmatika) melakukan semua operasi aritmatika dan logika (AND, OR, NOT, dll.).

2 input ke ALU: A dan B
1 masukan: operasi mana yang harus dilakukan ALU
1 keluaran: R (Hasil) masuk ke register
1 keluaran: register bendera

Gambar di bawah menunjukkan ALU yang disederhanakan (kiri) dan ALU dengan representasi skema gerbang logika (kanan).

1. ALU ingin mengirimkan 01010101

2. Pertama, Unit Kontrol harus membuat set “1”.

3. Pendaftaran selesai

4. Setelah ini, Aktifkan “1” dibuat.

5. Data dari ALU dimasukkan ke dalam bus

CPU ingin mengambil data dari RAM:

1. CPU mengirimkan alamat ke RAM (01001001)

2. CPU ingin menerima informasi; "aktifkan" = 1

3. RAM mengirimkan data dari alamat 01001001 ke CPU

4. CPU memproses informasi

CPU ingin menyimpan data dalam RAM:

1. CPU mengirimkan alamat ke RAM (01001011)

2. CPU ingin menyimpan informasi; "atur" = 1

3. CPU mengirimkan data (00111100) ke alamat 01001011 di RAM.
Data di RAM sekarang ditimpa dari: 11111001 menjadi: 00111100

Memori ROM:
ROM adalah singkatan dari : Read Only Memory. Memori ini telah diprogram oleh pabrikan. Sirkuit memori disusun dengan koneksi tetap. ECU memulai program perangkat lunak (booting) dari memori ROM. Memori ROM adalah memori yang lambat. Selama startup, data disalin dari ROM ke RAM.

Di bawah ini adalah empat contoh pembacaan ROM.

Halaman terkait: