ECU veikimas

Temos:

Įvadas
Sistemos magistralė
Procesorius (procesorius)
RAM atmintis
ROM atmintis

Įvadas:
ECU gauna arba matavimo duomenis iš jutiklių, apdoroja informaciją ir atlieka skaičiavimus, kad valdytų pavaras. Žemiau esančiame paveikslėlyje parodyta valdymo sistemos blokinė schema.

Jutikliai yra jutikliai, kurie reaguoja į fizinį dydį. Jutiklio elektronika paverčia tai elektriniu signalu. ECU priima šį elektrinį signalą kaip „įvestį“ ir lygina šį signalą su iš anksto užprogramuota verte. Priklausomai nuo to, kam skirtas signalas, valdymas vyksta atitinkamai sureguliuojant pavaros valdiklį.

Toliau pateiktame paveikslėlyje parodytas ECU su trimis kištukinėmis jungtimis. Iš kairės į dešinę: maitinimo šaltinis ir tinklas, jutikliai, pavaros.

Benzininio variklio valdymo sistemoje, be kita ko, randame šiuos jutiklius:

alkūninio veleno padėties jutiklis alkūninio veleno greičiui matuoti;
aušinimo skysčio temperatūros jutiklis aušinimo skysčio įkaitimui matuoti;
droselio padėties jutikliai droselio sklendės padėčiai, taigi ir variklio apkrovai, matuoti;
MAP arba oro masės matuoklis neigiamam slėgiui arba oro srautui matuoti;
lambda jutiklis deguonies kiekiui išmetamosiose dujose matuoti;
barometrinis jutiklis ir įsiurbiamo oro temperatūros jutikliai;
detonacijos jutiklis, kad uždegimas būtų kuo toliau.

Pirmiau minėti jutikliai naudojami kaip įvestis valdant purkštukus ir uždegimo ritę (-es). Šiuo tikslu visų jutiklių verčių ieškoma iš anksto užprogramuotame charakteristikų lauke.

Kaip pavyzdį imame purkštuko valdiklį. Varikliui veikiant tuščiąja eiga, purkštukai įpurškia x laipsnių skaičių po TDC.

Esant žemai aušinimo skysčio temperatūrai, įpurškimo laikas pailgėja (sodrinimas);
Švelniai įsibėgėjus, injekcijos laikas taip pat pailgėja. Taip pat atliekamas matavimas, kuris seka, kaip greitai paspaudžiamas akceleratoriaus pedalas: staigiai nuleidus pilną droselį, vyksta papildomas sodrinimas;
Neigiamas slėgis įsiurbimo kolektoriuje turi įtakos įpurškimo laikui ir trukmei;
Lambda jutiklis (pavyzdžiui, šuolio jutiklis) matuoja, ar mišinys yra per sodrus ar per liesas. Jei mišinys yra per liesas keliems alkūninio veleno apsisukimams, įpurškimo laikas pailginamas naudojant degalų komplektus, kol mišinys vėl tampa stechiometrinis;
Barometrinis jutiklis ir įsiurbiamo oro temperatūros jutiklis matuoja oro slėgį ir temperatūrą, kad nustatytų deguonies lygį įsiurbtame ore.

Todėl įpurškimo trukmė priklauso nuo iki penkių jutiklių verčių. Šiuolaikiniuose varikliuose tam įtakos turi dar daugiau jutiklių.

Valdydami pavarą ir po jos jutikliai perduoda informaciją atgal į ECU. Išmatuota vertė palyginama su norima reikšme programinėje įrangoje. Tai gali būti naudojama norint nustatyti, ar pavaros valdymas gali likti pastovus, turi būti sutrumpintas ar išplėstas. Todėl ECU veikia kaip valdiklis, sukuriantis valdymo kilpą.

Toliau pateiktame paveikslėlyje parodyta diagrama, kurioje pagrindinis įpurškimo laikas nustatomas pagal alkūninio veleno sukimosi dažnį, lyginant su nepakankamu slėgiu įsiurbimo kolektoriuje, kuris yra variklio apkrovos matas. Temperatūros ir lambda jutiklis sudaro pataisos koeficientą ir kiekvienas turi savo būdingą lauką.

Sistemos magistralė:
Sistemos magistralė jungia ECU komponentus (žr. paveikslėlį žemiau). ECU viršuje randame laikrodį. Šis vadinamasis osciliatorius sukuria kvadratinės bangos įtampą, kurios dažnis paprastai yra 16 mHz. Laikrodžio dažnis lemia valdymo bloko greitį. Valdymo kilpos komponentus koordinuoja šis laikmatis.

CPU, atmintis ir I/O sąsaja (I/O reiškia: įvestis / išvestis) yra tarpusavyje sujungti su sistemos magistrale, susidedančia iš kelių jungčių spausdintinėje plokštėje. Juos galime suskirstyti į:

adresų magistralė: ši magistralė užtikrina duomenų perdavimą iš mikroprocesoriaus į tam tikras atminties vietas;
duomenų magistralė: duomenys tarp atminties, procesoriaus ir sąsajų perduodami duomenų magistrale;
valdymo magistralė: veikia kaip valdiklis, pasirinkdamas skaitymą ir rašymą, užklausas ir nustatydamas iš naujo pagal sistemos laikrodžio laiką.

Procesorius (CPU):
Procesorius (centrinis procesorius) yra kompiuterio širdis. Kombinuotosios grandinės, kurias sudaro didžiulis skaičius AND, OR ir NOT vartų, yra sukurtos ECU naudojant programinę įrangą. Gaminant procesorių įvedamos kelios instrukcijos (programinė įranga). Šios instrukcijos atlieka veiksmus ir išdėsto juos tinkama tvarka. Pavyzdys:

abėcėlės raidės skaitmeniniu būdu saugomos procesoriuje. Realiai tai bus ne raidės, o skaitmeninės instrukcijos, vaizduojančios paprastus veiksmus;
sudėję raides tinkama tvarka galime sudaryti žodžius;
sudėję žodžius teisinga tvarka galime sudaryti sakinius;
sakiniai kuria istoriją: iš tikrųjų kompiuterinė programa.

Programuotojas į programinę įrangą įtraukė programą, skirtą procesoriaus žinomoms instrukcijoms išdėstyti teisinga tvarka. Ši programa įkeliama į ECU „flash“ atmintį.

Paleidus ECU, instrukcijos iš „flash“ atminties paimamos ir procesorius po vieną vykdomos pagal laikrodį. Programai paleidus ir pasibaigus ciklas prasideda iš naujo.

Duomenys, reikalingi duomenims, pvz., uždegimo laikui, įkelti, įkeliami iš ROM atminties. Procesorius paleidžiamas iš ROM atminties ir nukopijuoja duomenis iš ROM į RAM. Po paleidimo procesorius nuskaito visus duomenis ir komandas iš greitosios RAM atminties. Norint laikinai saugoti duomenis ir apskaičiuotas tarpines reikšmes, reikalinga palyginti nedidelė RAN atmintis.

CPU yra prijungtas prie atminties per adresų magistralę ir duomenų magistralę.

Nustatyti: bitai saugomi RAM
Įjungti: bitai gaunami iš RAM

Duomenų bitai ir baitai RAM gali apimti:

skaičiai: duomenys iš jutiklių / duomenys iki pavarų / skaičiavimai
jutiklių (įvesties) ir pavarų (išvesties) adresai

RAM duomenys gali būti:

raidės: ASCII kodai, skaičiai, raidės, simboliai
instrukcijos: procesoriaus instrukcijų rinkinys

Procesorius veikia pagal vadinamąją ISA (instrukcijų rinkinio architektūrą) arba instrukcijų rinkinį. ISA yra gamintojo užprogramuotų ir procesoriaus naudojamų instrukcijų sąrašas. ISA skiriasi priklausomai nuo procesoriaus ir labai priklauso nuo programos, kuriai procesorius naudojamas. Žemiau pateikiami keli pavyzdžiai:

LOAD procesorius nuskaito reikšmę iš RAM atminties
STORE procesorius išsaugo reikšmę RAM atmintyje
ADD procesorius sudeda du skaičius
CLR procesorius išvalo reikšmę RAM atmintyje
PALYGINTI procesorius lygina du skaičius vienas su kitu
PERšokti, jei procesorius peršoka į konkretų atminties adresą RAM (būklė palyginus)
OUT procesorius siunčia informaciją į išvestį
IN procesorius prašo informacijos iš įvesties

Kad procesorius veiktų visu laikrodžio greičiu, jis naudoja vidinę RAM atmintį. Jie vadinami „registrais“. Registrai yra ypač svarbūs funkciniai blokai daugelyje skaitmeninių sistemų. Jas sudaro apverstų grandinių rinkinys, kuris gali laikinai laikyti (taip prisiminti) dvejetainį skaičių. Skirtingi registrų tipai yra šie:

A registras: užsiregistruokite A įėjimui į ALU
B registras: registruokitės B įėjimui į ALU
Darbinis registras: bendros paskirties, (tarpiniams) rezultatams saugoti
Instrukcijų registras: čia saugoma einamoji procesoriui vykdytina instrukcija
Adresų registras (programos skaitiklis): yra kitos vykdytinos komandos adresas
Vėliavos registras: skaičius (po skaičiavimo) yra: nulis, neigiamas, teigiamas, per didelis, lyginis arba nelyginis
Slankaus kablelio registras: skaičius su skaitmenimis po kablelio
Shift registras: atmintis, kurioje duomenys pasislenka vienu bitu kiekvieno laikrodžio impulso metu
Atminties duomenų registras: buferis tarp procesoriaus ir RAM atminties duomenims
Atminties adresų registras: atminties adreso buferis tarp procesoriaus ir RAM

ALU (Aritmetinis loginis vienetas) atlieka visas aritmetines ir logines operacijas (IR, ARBA, NE ir t.t.).

2 ALU įėjimai: A ir B
1 įvestis: kurią operaciją turėtų atlikti ALU
1 išvestis: R (Result) eina į registrą
1 išvestis: vėliavėlių registras

Toliau pateiktame paveikslėlyje parodytas supaprastintas ALU (kairėje) ir ALU su loginių vartų schema (dešinėje).

1. ALU nori išsiųsti 01010101

2. Pirmiausia valdymo blokas turi sukurti rinkinį „1“.

3. Registras pildomas

4. Po to įjungiamas „1“.

5. Duomenys iš ALU įkeliami į magistralę

CPU nori gauti duomenis iš RAM:

1. CPU siunčia adresą į RAM (01001001)

2. CPU nori gauti informaciją; „įjungti“ = 1

3. RAM siunčia duomenis iš adreso 01001001 į centrinį procesorių

4. CPU apdoroja informaciją

CPU nori saugoti duomenis RAM:

1. CPU siunčia adresą į RAM (01001011)

2. CPU nori saugoti informaciją; „rinkinys“ = 1

3. CPU siunčia duomenis (00111100) adresu 01001011 RAM.
RAM duomenys dabar perrašomi iš: 11111001 į: 00111100

ROM atmintis:
ROM yra santrumpa iš: Read Only Memory. Šią atmintį užprogramavo gamintojas. Atminties grandinė yra išdėstyta fiksuotomis jungtimis. ECU paleidžia programinę įrangą (paleidžia) iš ROM atminties. ROM atmintis yra lėta atmintis. Paleidimo metu duomenys nukopijuojami iš ROM į RAM.

Žemiau pateikiami keturi ROM skaitymo pavyzdžiai.

Susiję puslapiai: