Operatioun vun engem ECU

Sujeten:

Aféierung
System Bus
Prozessor (CPU)
RAM Erënnerung
ROM Erënnerung

Aféierung:
Eng ECU kritt bzw Messdaten vu Sensoren, veraarbecht d'Informatioun a mécht Berechnunge fir d'Aktuatoren ze kontrolléieren. D'Figur hei ënnen weist e Blockdiagramm vun engem Kontrollsystem.

Sensoren sinn Sensoren déi op eng kierperlech Quantitéit reagéieren. D'Elektronik am Sensor konvertéiert dëst an en elektrescht Signal. D'ECU kritt dëst elektrescht Signal als "Input" a vergläicht dëst Signal mam virprogramméierte Wäert. Ofhängeg vun deem wat d'Signal ass, gëtt d'Kontroll stattfonnt andeems d'Aktuatorsteuerung deementspriechend ugepasst gëtt.

Déi folgend Figur weist eng ECU mat dräi Plug Verbindungen. Vu lénks no riets: Stroumversuergung an Netz, Sensoren, Aktuatoren.

An engem Bensinmotormanagementsystem fanne mir ënner anerem déi folgend Sensoren:

Crankshaft Positioun Sensor der crankshaft Vitesse ze moossen;
Coolant Temperatur Sensor fir d'Heizung vum Killmëttel ze moossen;
Drosselpositiounssensoren fir d'Positioun vum Drosselventil ze moossen an dofir d'Motorbelaaschtung;
MAP oder Loftmassemeter fir den negativen Drock oder Loftfloss ze moossen;
Lambda-Sensor fir de Sauerstoffgehalt an den Ofgasen ze moossen;
de barometresche Sensor an d'Auflufttemperatursensoren;
klappen Sensor fir d'Zündung sou wäit wéi méiglech virzegoen.

Déi uewe genannte Sensoren déngen als Input fir d'Injektoren an d'Zündspiral (en) ze kontrolléieren. Fir dësen Zweck ginn all Sensorwäerter an engem virprogramméierte Charakteristikfeld gesicht.

Mir huelen d'Injektor Kontroll als Beispill. Bei Leermotorgeschwindegkeet sprëtzen d'Injektoren eng x Zuel vu Grad nom TDC.

Bei enger niddereger Kältemëtteltemperatur gëtt d'Injektiounszäit verlängert (Beräicherung);
Wann Dir sanft beschleunegt, gëtt d'Injektiounszäit och verlängert. Eng Miessung fënnt och statt, déi verfollegt wéi séier de Gaspedal gedréckt gëtt: wann se abrupt voll Gas gëtt, gëtt zousätzlech Beräicherung stattfonnt;
Den negativen Drock am Intake Manifold beaflosst d'Injektiounszäit an d'Dauer;
De Lambdasensor (zum Beispill de Sprongsensor) moosst ob d'Mëschung ze räich oder ze schlank ass. Wann d'Mëschung ze schlank ass fir eng Zuel vu Kurbelwellenrotatiounen, gëtt d'Injektiounszäit mat de Brennstofftrimmen verlängert bis d'Mëschung erëm stoichiometresch ass;
De barometresche Sensor an d'Entrée-Lofttemperatur-Sensor moossen den Loftdrock an d'Temperatur fir de Sauerstoffniveau an der gesaugter Loft ze bestëmmen.

D'Injektiounsdauer hänkt also vun de Wäerter vu bis zu fënnef Sensoren of. Bei modernen Motore spillen och nach méi Sensoren eng Roll.

Wärend an no der Kontroll vun engem Aktuator fidderen d'Sensoren Informatioun zréck an d'ECU. De gemoossene Wäert gëtt mam gewënschten Wäert an der Software verglach. Dëst kann benotzt ginn fir ze bestëmmen ob eng Aktuatorkontroll konstant ka bleiwen, muss verkierzt oder verlängert ginn. D'ECU handelt also als Controller, schafft eng Kontrollschleife.

Déi folgend Figur weist en Diagramm an deem d'Basisinjektiounszäit aus der Kurbelwellegeschwindegkeet am Verglach zum Ënnerdrock am Intake Manifold bestëmmt gëtt, wat eng Mooss fir d'Motorbelaaschtung ass. D'Temperaturen an d'Lambda-Sensor bilden e Korrektiounsfaktor a jidderee huet hiren eegene charakteristesche Feld.

System Bus:
De Systembus mécht Verbindungen tëscht de Komponenten an der ECU (kuckt d'Bild hei ënnen). Am Top vun der ECU fanne mir d'Auer. Dëse sougenannte Oszilléierer produzéiert eng Quadratwellespannung mat enger Frequenz vu meeschtens 16 mHz. D'Auerfrequenz bestëmmt d'Geschwindegkeet vun der Kontrollunitéit. D'Komponente an enger Kontrollschleife ginn vun dësem Timer koordinéiert.

D'CPU, d'Erënnerung an d'I/O Interface (I/O steet fir: Input / Output) si mat engem Systembus verbonnen, besteet aus verschidde Verbindungen op der gedréckter Circuit Board. Mir kënnen dës opdeelen an:

Adress Bus: Dëse Bus suergt Daten Transfert vum microprocessor zu bestëmmte Erënnerung Plaze;
Datenbus: Daten tëscht der Erënnerung, der CPU an den Interfaces ginn iwwer den Datebus transportéiert;
Kontrollbus: déngt als Controller andeems Dir Lies- a Schreifwahlen, Ufroen a Resets baséiert op der Timing vun der Systemuhr.

Prozessor (CPU):
De Prozessor (Central Processing Unit) ass d'Häerz vum Computer. D'Kombinatiounskreesser, déi aus enger enormer Unzuel vun AN, ODER an NET Paarte besteet, ginn an der ECU mat Hëllef vu Software opgebaut. Eng Zuel vun Instruktiounen (Software) gi während der Fabrikatioun vum Prozessor gebak. Dës Instruktioune maachen Aktiounen a setzen se an déi richteg Uerdnung. Beispill:

d'Bréiwer vum Alphabet sinn digital am Prozessor gespäichert. A Wierklechkeet wäert et net Bréiwer sinn, mee digital Instruktiounen déi einfach Handlungen duerstellen;
andeems mir d'Bréiwer an déi richteg Reiefolleg setzen, kënne mir Wierder maachen;
andeems mir d'Wierder an déi richteg Reiefolleg setzen, kënne mir Sätz maachen;
d'Sätze maachen d'Geschicht: a Wierklechkeet de Computerprogramm.

De Programm fir d'Instruktioune bekannt vum Prozessor an déi richteg Uerdnung ze setzen ass vum Programméierer an der Software gebak ginn. Dëse Programm gëtt an d'Flash Memory vun der ECU gelueden.

Wann d'ECU gestart ass, ginn d'Instruktioune vum Flash Memory zréckgezunn an een nom aneren vum Prozessor ausgefouert, am Aklang mat der Auer. Nodeems de Programm leeft an eriwwer ass, fänkt den Zyklus erëm un.

D'Donnéeën déi néideg sinn fir Daten ze lueden wéi d'Zündungszäite ginn aus dem ROM-Speicher gelueden. De Prozessor boott aus ROM Erënnerung a kopéiert Daten aus ROM op RAM. Nom Booten hëlt d'CPU all Daten a Kommandoen aus dem schnelle RAM-Speicher. Eng relativ kleng RAN Erënnerung ass noutwendeg fir temporär Daten a berechent Zwëschewäerter ze späicheren.

D'CPU ass mat der Erënnerung iwwer eng Adressbus an Datenbus verbonnen.

Set: Bits ginn am RAM gespäichert
Aktivéiert: Bits ginn aus RAM zréckgezunn

Bits a Bytes vun Daten am RAM kënnen enthalen:

Zuelen: Daten aus Sensoren / Daten op Aktuatoren / Berechnungen
Adresse vu Sensoren (Input) an Aktuatoren (Output)

D'Donnéeën am RAM kënne sinn:

Buschtawen: ASCII Coden, Zuelen, Buschtawen, Symboler
Uweisungen: Prozessor Uweisunge Set

De Prozessor funktionnéiert no enger sougenannter ISA (Instruction Set Architecture) oder engem Instruktiounsset. D'ISA ass eng Lëscht vun Instruktioune vum Hiersteller programméiert a vum Prozessor benotzt. D'ISA ënnerscheet sech pro Prozessor an ass héich ofhängeg vun der Applikatioun fir déi de Prozessor benotzt gëtt. Drënner sinn e puer Beispiller:

LOAD de Prozessor hëlt e Wäert aus dem RAM Erënnerung
STORE de Prozessor späichert e Wäert am RAM Erënnerung
ADD de Prozessor füügt zwou Zuelen zesummen
CLR de Prozessor läscht e Wäert am RAM Erënnerung
COMPARE de Prozessor vergläicht zwou Zuelen mateneen
JUMP WANN de Prozessor op eng spezifesch Erënnerungsadress am RAM spréngt (Conditioun vum Verglach)
OUT de Prozessor schéckt Informatioun un en Ausgang
AN de Prozessor Ufro Informatiounen vun engem Input

Fir datt e Prozessor mat voller Auergeschwindegkeet funktionnéiert, benotzt se intern RAM Erënnerung. Dës ginn "Register" genannt. Registere si besonnesch wichteg Funktiounsblocken a ville digitale Systemer. Si besteet aus enger Sammlung vu Flip-Flop Circuits, déi temporär kënnen halen (doduerch erënneren) eng binär Zuel. Déi verschidden Aarte vu Registere sinn:

A Register: aschreiwen fir A Input zu ALU
B Register: aschreiwen fir B Input zu ALU
Aarbechtsregister: allgemeng Zweck, fir (interim) Resultater ze späicheren
Instruktiounsregister: Déi aktuell Instruktioun fir de Prozessor auszeféieren ass hei gespäichert
Adressregister (Programmzähler): enthält d'Adress vun der nächster Instruktioun déi ausgefouert gëtt
Fändelregister: Zuel (no enger Berechnung) ass: null, negativ, positiv, ze grouss, souguer oder komesch
Floating Point Register: Zuel mat Zifferen nom Dezimalpunkt
Verréckelung Register: Erënnerung an deem d'Donnéeën e bësse während all Auer Impulsreferater verréckelt
Memory Data Register: Puffer tëscht CPU an RAM fir Erënnerungsdaten
Memory Adress Register: Puffer tëscht CPU an RAM fir Erënnerung Adress

D'ALU (Arithmetic Logic Unit) mécht all arithmetesch a logesch Operatiounen (AN, ODER, NET, etc.).

2 Input an ALU: A a B
1 Input: wéi eng Operatioun soll d'ALU ausféieren
1 Ausgang: R (Resultat) geet an e Register
1 Ausgang: Fändel Register

D'Bild hei drënner weist d'vereinfacht ALU (lénks) an d'ALU mat schematescher Representatioun vun de logesche Paarte (riets).

1. D’ALU wëll den 01010101 schécken

2. Als éischt muss d'Kontrolleenheet de Set "1" erstellen.

3. De Register ass ofgeschloss

4. Duerno gëtt Aktivéiert "1" gemaach.

5. D'Date vun der ALU ginn an e Bus gesat

D'CPU wëll Daten aus RAM recuperéieren:

1. CPU schéckt eng Adress op RAM (01001001)

2. CPU wëll Informatiounen ze kréien; "aktivéieren" = 1

3. RAM schéckt Daten aus Adress 01001001 un der CPU

4. CPU Prozesser d'Informatiounen

D'CPU wëll Daten am RAM späicheren:

1. CPU schéckt eng Adress op RAM (01001011)

2. CPU wëll Informatiounen ze Buttek; "set" = 1

3. CPU schéckt Daten (00111100) Adress 01001011 am RAM.
D'Donnéeën am RAM ginn elo vun: 11111001 op: 00111100 iwwerschriwwen

ROM Erënnerung:
ROM ass eng Ofkierzung vun: Read Only Memory. Dës Erënnerung gouf vum Hiersteller programméiert. De Memory Circuit ass mat fixen Verbindungen arrangéiert. D'ECU start de Softwareprogramm (Booting) aus der ROM Erënnerung. D'ROM Erënnerung ass eng lues Erënnerung. Wärend dem Startup ginn d'Donnéeën vun der ROM an de RAM kopéiert.

Drënner sinn véier Beispiller fir d'ROM ze liesen.

Zesummenhang Säiten: