科目：
- はじめに
- システムバス
- プロセッサー（CPU）
- RAMメモリ
- ROMメモリ
導入：
ECU が受信またはセンサーからの測定データを取得し、その情報を処理して計算を実行してアクチュエーターを制御します。 下図に制御系のブロック図を示します。
センサーは物理量に反応するセンサーです。 センサー内の電子機器がこれを電気信号に変換します。 ECU はこの電気信号を「入力」として受信し、この信号を事前にプログラムされた値と比較します。 信号の内容に応じて、アクチュエータ制御を調整することで制御が行われます。
次の図は、XNUMX つのプラグ接続を持つ ECU を示しています。 左から右へ: 電源とネットワーク、センサー、アクチュエーター。
ガソリン エンジン管理システムには、特に次のセンサーがあります。
- クランクシャフト速度を測定するクランクシャフト位置センサー。
- 冷却液の加熱を測定する冷却液温度センサー。
- スロットルバルブの位置、したがってエンジン負荷を測定するスロットルポジションセンサー。
- 負圧または空気流量を測定するための MAP またはエアマスメーター。
- 排気ガス中の酸素含有量を測定するラムダセンサー。
- 気圧センサーと吸気温度センサー。
- ノックセンサーを使用して点火を可能な限り進めます。
上記のセンサーは、インジェクターと点火コイルを制御するための入力として機能します。 この目的のために、すべてのセンサー値が事前にプログラムされた特性フィールドで検索されます。
インジェクター制御を例に挙げます。 エンジンのアイドル速度では、インジェクターは TDC 後に x 度噴射します。
- 冷却水温度が低い場合、噴射時間は延長されます (濃縮)。
- 緩やかに加速すると噴射時間も延長されます。 アクセル ペダルがどのくらいの速さで踏まれたかを追跡する測定も行われます。突然フル スロットルにすると、追加のリッチさが発生します。
- インテークマニホールド内の負圧は、噴射のタイミングと持続時間に影響を与えます。
- ラムダ センサー (ジャンプ センサーなど) は、混合気が濃すぎるか希薄すぎるかを測定します。 クランクシャフトの回転数に対して混合気が薄すぎる場合、混合気が再び化学量論になるまで、燃料トリムを使用して噴射時間が延長されます。
- 気圧センサーと吸気温度センサーは、空気の圧力と温度を測定し、吸入空気中の酸素レベルを測定します。
したがって、噴射時間は最大 XNUMX つのセンサーの値に依存します。 最新のエンジンでは、さらに多くのセンサーがこれに関与しています。
アクチュエーターの制御中および制御後に、センサーは情報を ECU にフィードバックします。 測定値はソフトウェア内の目標値と比較されます。 これは、アクチュエータ制御を一定に保つことができるか、短縮する必要があるか、延長する必要があるかを判断するために使用できます。 したがって、ECU はコントローラーとして機能し、制御ループを作成します。
次の図は、エンジン負荷の尺度である吸気マニホールド内の負圧と比較したクランクシャフト速度から基本噴射時間が決定される図を示しています。 温度とラムダセンサーは補正係数を形成し、それぞれに独自の特性フィールドがあります。
システムバス:
システム バスは、ECU 内のコンポーネント間の接続を行います (下の図を参照)。 ECUの上部には時計があります。 このいわゆる発振器は、通常 16 mHz の周波数の方形波電圧を生成します。 クロック周波数によって制御ユニットの速度が決まります。 制御ループ内のコンポーネントは、このタイマーによって調整されます。
CPU、メモリ、および I/O インターフェイス (I/O は入力 / 出力の略) は、プリント基板上の複数の接続からなるシステム バスで相互接続されています。 これらは次のように分類できます。
- アドレス バス: このバスは、マイクロプロセッサから特定のメモリ位置へのデータ転送を保証します。
- データ バス: メモリ、CPU、インターフェイス間のデータはデータ バスを介して転送されます。
- 制御バス: システム クロックのタイミングに基づいて読み取りおよび書き込みの選択、要求、リセットを行うことでコントローラーとして機能します。
プロセッサー（CPU）：
プロセッサー (中央処理装置) はコンピューターの心臓部です。 膨大な数のAND、OR、NOTゲートからなる組み合わせ回路はソフトウェアによってECU内に構築されます。 プロセッサの製造中に、多数の命令 (ソフトウェア) が組み込まれます。 これらの命令はアクションを実行し、それらを正しい順序に並べます。 例：
- アルファベットの文字はプロセッサにデジタル的に保存されます。 実際には、それは文字ではなく、単純な動作を表すデジタル指示になります。
- 文字を正しい順序に並べることで単語を作ることができます。
- 単語を正しい順序に並べることで文を作ることができます。
- 文章が物語を作ります。実際にはコンピュータープログラムです。
プロセッサーが認識している命令を正しい順序に並べるプログラムは、プログラマーによってソフトウェアに組み込まれています。 このプログラムはECUのフラッシュメモリにロードされます。
ECU が起動すると、クロックに従って命令がフラッシュ メモリから取得され、プロセッサによって XNUMX つずつ実行されます。 プログラムが実行されて終了すると、サイクルが再び始まります。
点火時期などのデータロードに必要なデータはROMメモリからロードされます。 プロセッサは ROM メモリから起動し、ROM から RAM にデータをコピーします。 起動後、CPU は高速 RAM メモリからすべてのデータとコマンドを取得します。 データおよび計算された中間値を一時的に保存するには、比較的小さな RAN メモリが必要です。
CPU はアドレス バスとデータ バスを介してメモリに接続されます。
- セット: ビットは RAM に保存されます
- 有効: ビットは RAM から取得されます
RAM 内のデータのビットおよびバイトには次のものが含まれます。
- 数値: センサーからのデータ / アクチュエーターへのデータ / 計算
- センサー (入力) とアクチュエーター (出力) のアドレス
RAM 内のデータは次のとおりです。
- 文字: ASCII コード、数字、文字、記号
- 命令:プロセッサ命令セット
プロセッサは、いわゆる ISA (命令セット アーキテクチャ) または命令セットに従って動作します。 ISA は、製造元によってプログラムされ、プロセッサによって使用される命令のリストです。 ISA はプロセッサごとに異なり、プロセッサが使用されるアプリケーションに大きく依存します。 以下にいくつかの例を示します。
- LOAD プロセッサは RAM メモリから値を取得します
- STORE プロセッサは値を RAM メモリに保存します
- ADD プロセッサは XNUMX つの数値を加算します
- CLR プロセッサは RAM メモリ内の値をクリアします
- COMPARE プロセッサは XNUMX つの数値を相互に比較します
- JUMP IF プロセッサが RAM 内の特定のメモリ アドレスにジャンプする (比較からの条件)
- OUT プロセッサは情報を出力に送信します
- IN プロセッサは入力からの情報を要求します
プロセッサがフルクロック速度で動作するために、内部 RAM メモリが使用されます。 これらを「レジスタ」と呼びます。 レジスタは、多くのデジタル システムにおいて特に重要な機能ブロックです。 これらは、XNUMX 進数を一時的に保持できる (それによって記憶できる) フリップフロップ回路の集合で構成されています。 さまざまな種類のレジスタは次のとおりです。
- Aレジスタ：ALUへのA入力用レジスタ
- Bレジスタ：ALUへのB入力用レジスタ
- 作業レジスタ: 汎用、(中間) 結果の保存用
- 命令レジスタ: プロセッサに対して実行される現在の命令がここに保存されます。
- アドレス レジスタ (プログラム カウンタ): 次に実行される命令のアドレスが含まれます。
- フラグ レジスタ: 数値 (計算後) は次のとおりです: XNUMX、負、正、大きすぎる、偶数または奇数
- 浮動小数点レジスタ: 小数点以下の数字を含む
- シフトレジスタ: 各クロックパルス中にデータがXNUMXビットシフトするメモリ
- メモリ データ レジスタ: CPU と RAM の間のメモリ データ用のバッファ
- メモリ アドレス レジスタ: CPU と RAM の間のメモリ アドレスのバッファ
ALU (算術論理演算装置) は、すべての算術演算および論理演算 (AND、OR、NOT など) を実行します。
- ALU への 2 つの入力: A および B
- 1 入力: ALU が実行する演算
- 1 出力: R (結果) がレジスタに送られます。
- 1 出力: フラグレジスタ
1. ALU は 01010101 を送信したいと考えています
2. まず、コントロールユニットはセット「1」を作成する必要があります。
3.登録完了
4. この後、Enable「1」を設定します。
5. ALU からのデータがバス上に置かれます
CPU は RAM からデータを取得しようとしています。
1. CPU が RAM にアドレスを送信します (01001001)
2. CPU は情報を受信したいと考えています。 「有効」= 1
3. RAM はアドレス 01001001 から CPU にデータを送信します。
4. CPUが情報を処理する
CPU はデータを RAM に保存したいと考えています。
1. CPU が RAM にアドレスを送信します (01001011)
2. CPU は情報を保存したいと考えています。 「セット」= 1
3. CPU はデータ (00111100) を RAM のアドレス 01001011 に送信します。
RAM 内のデータは 11111001 から 00111100 に上書きされます。
ROMメモリ：
ROMとはRead Only Memoryの略称です。 このメモリは製造元によってプログラムされています。 メモリ回路は固定接続で配置されています。 ECU は ROM メモリからソフトウェア プログラムを開始 (ブート) します。 ROM メモリは遅いメモリです。 起動時に、データが ROM から RAM にコピーされます。
以下に XNUMX つの ROM 読み取り例を示します。
