Rekstur ECU

Viðfangsefni:

Inngangur
Kerfisrúta
Örgjörvi (örgjörvi)
RAM minni
ROM minni

Kynning:
ECU fær eða mæligögn frá skynjurum, vinnur úr upplýsingum og framkvæmir útreikninga til að stjórna stýrisbúnaði. Myndin hér að neðan sýnir blokkarmynd af stjórnkerfi.

Skynjarar eru skynjarar sem bregðast við líkamlegu magni. Rafeindabúnaðurinn í skynjaranum breytir þessu í rafmerki. ECU tekur við þessu rafmagnsmerki sem „inntak“ og ber þetta merki saman við fyrirfram forritað gildi. Það fer eftir því til hvers merkið er ætlað, stjórnun fer fram með því að stilla stýrisstýringu í samræmi við það.

Eftirfarandi mynd sýnir ECU með þremur innstungum. Frá vinstri til hægri: aflgjafi og netkerfi, skynjarar, stýringar.

Í bensínvélastýringarkerfi finnum við meðal annars eftirfarandi skynjara:

stöðuskynjari sveifarásar til að mæla hraða sveifarásar;
kælivökvahitaskynjari til að mæla hitun kælivökvans;
inngjöfarstöðuskynjarar til að mæla stöðu inngjafarlokans og þar með álag vélarinnar;
MAP eða loftmassamælir til að mæla neikvæðan þrýsting eða loftflæði;
lambdaskynjari til að mæla súrefnisinnihald í útblásturslofti;
loftskynjara og hitaskynjara inntakslofts;
höggskynjara til að færa kveikjuna eins langt og hægt er.

Ofangreindir skynjarar þjóna sem inntak til að stjórna inndælingum og kveikjuspólum. Í þessu skyni er leitað að öllum skynjaragildum í fyrirfram forrituðu einkennissviði.

Við tökum inndælingarstýringuna sem dæmi. Á lausagangi hreyfils sprauta inndælingartækin x gráðum á eftir TDC.

Við lágt kælivökvahitastig lengist inndælingartíminn (auðgun);
Þegar hraðað er varlega lengist inndælingartíminn einnig. Einnig er tekin mæling sem heldur utan um hversu hratt er ýtt á eldsneytispedalinn: þegar gasið er skyndilega á fullu á sér stað viðbótarauðgun;
Undirþrýstingur í inntaksgreininni hefur áhrif á inndælingartíma og lengd;
Lambdaskynjarinn (til dæmis stökkskynjarinn) mælir hvort blandan sé of rík eða of magur. Ef blandan er of magur fyrir marga snúninga á sveifarásinni er innspýtingartíminn lengdur með því að nota eldsneytisklippurnar þar til blandan er aftur orðin stoichiometric;
Loftskynjari og hitaskynjari inntakslofts mæla loftþrýsting og hitastig til að ákvarða súrefnismagn í soguðu lofti.

Lengd inndælingarinnar fer því eftir gildum allt að fimm skynjara. Í nútíma vélum gegna enn fleiri skynjarar hlutverki í þessu.

Meðan á og eftir að stjórna stýribúnaði er stjórnað, senda skynjararnir upplýsingar til baka til ECU. Mælt gildi er borið saman við æskilegt gildi í hugbúnaðinum. Þetta er hægt að nota til að ákvarða hvort stýrisstýring megi haldast stöðug, þarf að stytta hana eða lengja hana. ECU virkar því sem stjórnandi og býr til stjórnlykkju.

Eftirfarandi mynd sýnir skýringarmynd þar sem grunninnsprautunartími er ákvarðaður út frá hraða sveifarásar miðað við undirþrýsting í innsogsgreininni, sem er mælikvarði á álag hreyfils. Hitastigið og lambdaskynjarinn mynda leiðréttingarstuðul og hafa hver sitt einkennissvið.

Kerfisrúta:
Kerfisrútan gerir tengingar á milli íhlutanna í ECU (sjá myndina hér að neðan). Efst á ECU finnum við klukkuna. Þessi svokallaði oscillator framleiðir ferhyrningsbylgjuspennu með tíðni sem er venjulega 16 mHz. Klukkutíðnin ákvarðar hraða stýrieiningarinnar. Íhlutir í stjórnlykkju eru samræmdir af þessum tímamæli.

Örgjörvi, minni og I/O tengi (I/O stendur fyrir: input / output) eru samtengd kerfisrútu sem samanstendur af mörgum tengingum á prentuðu hringrásinni. Við getum skipt þessu í:

heimilisfang strætó: þessi rúta tryggir gagnaflutning frá örgjörvanum til ákveðinna minnisstaða;
gagnastrætó: gögn milli minnis, örgjörva og viðmóta eru flutt í gegnum gagnastrætó;
stjórnrúta: þjónar sem stjórnandi með því að gera les- og skrifaval, beiðnir og endurstillingar byggðar á tímasetningu kerfisklukkunnar.

Örgjörvi (CPU):
Örgjörvinn (Central Processing Unit) er hjarta tölvunnar. Samsetningarrásirnar, sem samanstanda af gífurlegum fjölda OG, EÐA og EKKI hliðum, eru byggðar upp í ECU með hugbúnaði. Nokkrar leiðbeiningar (hugbúnaðurinn) eru bakaðar inn við framleiðslu örgjörvans. Þessar leiðbeiningar framkvæma aðgerðir og setja þær í rétta röð. Dæmi:

stafir stafrófsins eru geymdir stafrænt í örgjörvanum. Í raun og veru verða það ekki stafir, heldur stafrænar leiðbeiningar sem tákna einfaldar aðgerðir;
með því að setja stafina í rétta röð getum við búið til orð;
með því að setja orðin í rétta röð getum við búið til setningar;
setningarnar gera söguna: í raun og veru tölvuforritið.

Forritið til að setja leiðbeiningarnar sem örgjörvinn þekkir í rétta röð hefur verið bakað inn í hugbúnaðinn af forritaranum. Þetta forrit er hlaðið inn í flassminni ECU.

Þegar ECU er ræstur eru leiðbeiningarnar sóttar úr flassminni og framkvæmdar ein af annarri af örgjörvanum, í samræmi við klukkuna. Eftir að forritið keyrir og lýkur byrjar lotan aftur.

Gögnin sem þarf til að hlaða gögnum eins og kveikjutíma er hlaðið úr ROM minni. Örgjörvinn ræsir úr ROM minni og afritar gögn úr ROM í vinnsluminni. Eftir ræsingu sækir CPU öll gögn og skipanir úr hraðvirka vinnsluminni. Tiltölulega lítið RAN minni er nauðsynlegt til að geyma gögn og reiknuð milligildi tímabundið.

Örgjörvinn er tengdur við minnið í gegnum heimilisfangsrútu og gagnastrætó.

Sett: bitar eru geymdir í vinnsluminni
Virkja: bitar eru sóttir úr vinnsluminni

Bitar og bæti af gögnum í vinnsluminni geta innihaldið:

tölur: gögn frá skynjurum / gögnum til stýribúnaðar / útreikninga
heimilisföng skynjara (inntak) og stýrisbúnaðar (úttak)

Gögnin í vinnsluminni geta verið:

stafir: ASCII kóðar, tölustafir, stafir, tákn
leiðbeiningar: leiðbeiningasett fyrir örgjörva

Örgjörvinn vinnur eftir svokölluðu ISA (Instruction Set Architecture) eða leiðbeiningasetti. ISA er listi yfir leiðbeiningar sem framleiðandinn hefur forritað og notaðar af örgjörvanum. ISA er mismunandi eftir örgjörva og er mjög háð forritinu sem örgjörvinn er notaður fyrir. Hér að neðan eru nokkur dæmi:

LOAD örgjörvinn sækir gildi úr vinnsluminni
STORE örgjörvinn geymir gildi í vinnsluminni
ADD örgjörvinn bætir tveimur tölum saman
CLR örgjörvinn hreinsar gildi í vinnsluminni
SAMANBURÐI örgjörvinn ber saman tvær tölur hver við aðra
STOPPA EF örgjörvinn hoppar á ákveðið minnisfang í vinnsluminni (ástand frá samanburði)
OUT, örgjörvinn sendir upplýsingar til úttaks
Í vinnsluaðila biðja um upplýsingar frá inntak

Til þess að örgjörvi geti starfað á fullum klukkuhraða notar hann innra vinnsluminni. Þetta eru kallaðir „skrár“. Skrár eru sérstaklega mikilvægar aðgerðarblokkir í mörgum stafrænum kerfum. Þau samanstanda af safni flip-flop hringrása sem geta tímabundið haldið (þar með muna) tvíundartölu. Mismunandi gerðir af skrám eru:

A skrá: skrá fyrir A inntak til ALU
B skrá: skráðu þig fyrir B inntak til ALU
Vinnuskrá: almennur tilgangur, til að geyma (bráðabirgða) niðurstöður
Leiðbeiningarskrá: Núverandi fyrirmæli sem á að framkvæma fyrir örgjörvann er geymd hér
Heimilisfangaskrá (forritateljari): inniheldur heimilisfang næstu leiðbeiningar sem á að framkvæma
Fánaskrá: tala (eftir útreikning) er: núll, neikvætt, jákvætt, of stórt, slétt eða odda
Floating Point Register: tala með tölustöfum á eftir aukastaf
Vaktaskrá: minni þar sem gögnin færast um einn bita við hvern klukkupúls
Memory Data Register: biðminni milli CPU og vinnsluminni fyrir minnisgögn
Memory Address Register: biðminni milli CPU og vinnsluminni fyrir minnisfang

ALU (Aritmetic Logic Unit) framkvæmir allar talna- og rökfræðilegar aðgerðir (AND, OR, NOT, osfrv.).

2 inntak til ALU: A og B
1 inntak: hvaða aðgerð ætti ALU að framkvæma
1 úttak: R (niðurstaða) fer í skrá
1 útgangur: fánaskrá

Myndin hér að neðan sýnir einfaldaða ALU (vinstri) og ALU með skýringarmynd af rökfræðilegu hliðunum (hægri).

1. ALU vill senda 01010101

2. Fyrst verður stjórneiningin að búa til sett "1".

3. Skrá er lokið

4. Eftir þetta er Virkja „1“ gert.

5. Gögnin frá ALU eru sett í strætó

Örgjörvinn vill sækja gögn úr vinnsluminni:

1. Örgjörvi sendir heimilisfang í vinnsluminni (01001001)

2. CPU vill fá upplýsingar; "virkja" = 1

3. RAM sendir gögn frá heimilisfangi 01001001 til CPU

4. CPU vinnur úr upplýsingum

Örgjörvinn vill geyma gögn í vinnsluminni:

1. Örgjörvi sendir heimilisfang í vinnsluminni (01001011)

2. CPU vill geyma upplýsingar; „sett“ = 1

3. CPU sendir gögn (00111100) á heimilisfangið 01001011 í vinnsluminni.
Gögnin í vinnsluminni er nú skrifað yfir úr: 11111001 í: 00111100

ROM minni:
ROM er skammstöfun á: Read Only Memory. Þetta minni hefur verið forritað af framleiðanda. Minnisrásinni er komið fyrir með föstum tengingum. ECU ræsir hugbúnaðinn (ræsir) úr ROM minni. ROM-minnið er hægt minni. Við ræsingu eru gögnin afrituð frá ROM í vinnsluminni.

Hér að neðan eru fjögur dæmi um að lesa ROM.

Tengdar síður: