Работа ЭБУ

Предметы:

введение
Системная шина
Процессор (CPU)
Оперативная память
ПЗУ-память

Инлейдинг:
ЭБУ получает или данные измерений с датчиков, обрабатывает информацию и выполняет расчеты для управления исполнительными механизмами. На рисунке ниже показана блок-схема системы управления.

Датчики — это датчики, которые реагируют на физическую величину. Электроника датчика преобразует это значение в электрический сигнал. ЭБУ получает этот электрический сигнал как «вход» и сравнивает его с заранее запрограммированным значением. В зависимости от того, для чего предназначен сигнал, управление осуществляется путем соответствующей регулировки управления исполнительным механизмом.

На следующем рисунке показан ЭБУ с тремя разъемами. Слева направо: электропитание и сеть, датчики, исполнительные механизмы.

В системе управления бензиновым двигателем мы находим, среди прочего, следующие датчики:

датчик положения коленчатого вала для измерения частоты вращения коленчатого вала;
датчик температуры охлаждающей жидкости для измерения нагрева охлаждающей жидкости;
датчики положения дроссельной заслонки для измерения положения дроссельной заслонки и, следовательно, нагрузки двигателя;
MAP или расходомер воздуха для измерения отрицательного давления или расхода воздуха;
лямбда-зонд для измерения содержания кислорода в выхлопных газах;
датчик барометрического давления и датчики температуры всасываемого воздуха;
датчик детонации, чтобы максимально опережать зажигание.

Вышеуказанные датчики служат входом для управления форсунками и катушкой(ами) зажигания. Для этого все значения датчиков ищутся в заранее запрограммированном поле характеристики.

В качестве примера возьмем управление форсунками. На холостом ходу двигателя форсунки впрыскивают на х градусов после ВМТ.

При низкой температуре охлаждающей жидкости время впрыска увеличивается (обогащение);
При плавном ускорении время впрыска также увеличивается. Также проводится измерение, отслеживающее, насколько быстро нажимается педаль акселератора: при резком полном газе происходит дополнительное обогащение;
Отрицательное давление во впускном коллекторе влияет на время и продолжительность впрыска;
Лямбда-зонд (например, датчик скачка) измеряет, является ли смесь слишком богатой или слишком бедной. Если смесь слишком бедная для нескольких оборотов коленчатого вала, время впрыска продлевается с помощью топливной коррекции до тех пор, пока смесь снова не станет стехиометрической;
Барометрический датчик и датчик температуры всасываемого воздуха измеряют давление и температуру воздуха, чтобы определить уровень кислорода во всасываемом воздухе.

Таким образом, продолжительность впрыска зависит от значений до пяти датчиков. В современных двигателях в этом играет роль еще больше датчиков.

Во время и после управления исполнительным механизмом датчики передают информацию обратно в ЭБУ. Измеренное значение сравнивается с желаемым значением в программном обеспечении. Это можно использовать для определения того, может ли управление приводом оставаться постоянным, должно быть сокращено или расширено. Таким образом, ЭБУ действует как контроллер, создавая контур управления.

На следующем рисунке показана диаграмма, на которой базовое время впрыска определяется на основе частоты вращения коленчатого вала по сравнению с разрежением во впускном коллекторе, которое является мерой нагрузки двигателя. Температуры и лямбда-зонд образуют поправочный коэффициент и имеют свое собственное характеристическое поле.

Системная шина:
Системная шина обеспечивает связь между компонентами ЭБУ (см. изображение ниже). В верхней части ЭБУ находим часы. Этот так называемый генератор генерирует напряжение прямоугольной формы с частотой обычно 16 МГц. Тактовая частота определяет скорость работы блока управления. Компоненты контура управления координируются этим таймером.

ЦП, память и интерфейс ввода-вывода (I/O означает: ввод/вывод) соединены между собой системной шиной, состоящей из множества соединений на печатной плате. Мы можем разделить их на:

адресная шина: эта шина обеспечивает передачу данных от микропроцессора в определенные ячейки памяти;
шина данных: данные между памятью, ЦП и интерфейсами передаются по шине данных;
Шина управления: служит контроллером, выполняя выбор чтения и записи, запросы и сброс на основе времени системных часов.

Процессор (CPU):
Процессор (центральный процессор) — это сердце компьютера. Комбинационные схемы, состоящие из огромного количества вентилей И, ИЛИ и НЕ, создаются в ЭБУ с помощью программного обеспечения. Ряд инструкций (программного обеспечения) встроен во время производства процессора. Эти инструкции выполняют действия и располагают их в правильном порядке. Пример:

буквы алфавита хранятся в процессоре в цифровом виде. На самом деле это будут не буквы, а цифровые инструкции, обозначающие простые действия;
расставив буквы в правильном порядке, мы можем составить слова;
расставляя слова в правильном порядке, мы можем составлять предложения;
предложения составляют историю: на самом деле это компьютерная программа.

Программа для размещения инструкций, известных процессору, в правильном порядке была встроена в программное обеспечение программистом. Эта программа загружается во флэш-память ЭБУ.

При запуске ЭБУ инструкции извлекаются из флэш-памяти и выполняются процессором одна за другой в соответствии с тактовой частотой. После запуска и завершения программы цикл начинается снова.

Данные, необходимые для загрузки таких данных, как момент зажигания, загружаются из памяти ПЗУ. Процессор загружается из ПЗУ и копирует данные из ПЗУ в ОЗУ. После загрузки ЦП извлекает все данные и команды из быстрой оперативной памяти. Относительно небольшая RAN-память необходима для временного хранения данных и рассчитанных промежуточных значений.

ЦП соединен с памятью через адресную шину и шину данных.

Set: биты хранятся в оперативной памяти.
Включить: биты извлекаются из ОЗУ.

Биты и байты данных в оперативной памяти могут включать в себя:

числа: данные от датчиков/данные на исполнительные механизмы/расчеты
адреса датчиков (вход) и исполнительных устройств (выход)

Данные в оперативной памяти могут быть:

буквы: коды ASCII, цифры, буквы, символы.
инструкции: набор инструкций процессора

Процессор работает в соответствии с так называемой ISA (архитектурой набора инструкций) или набором команд. ISA — это список инструкций, запрограммированных производителем и используемых процессором. ISA различается в зависимости от процессора и сильно зависит от приложения, для которого используется процессор. Ниже приведены несколько примеров:

ЗАГРУЗКА процессор извлекает значение из оперативной памяти
STORE процессор сохраняет значение в оперативной памяти.
СКЛАДЫВАЙТЕ процессор складывает два числа вместе
CLR процессор очищает значение в оперативной памяти
СРАВНЕНИЕ процессор сравнивает два числа друг с другом
ПЕРЕХОД, ЕСЛИ процессор переходит на определенный адрес памяти в ОЗУ (условие из сравнения)
OUT процессор отправляет информацию на выход
В процессоре запросить информацию со входа

Чтобы процессор работал на полной тактовой частоте, он использует внутреннюю оперативную память. Они называются «регистрами». Регистры являются особенно важными функциональными блоками во многих цифровых системах. Они состоят из набора триггерных схем, которые могут временно хранить (тем самым запоминать) двоичное число. Различают следующие типы регистров:

Регистр: регистр для входа A в ALU.
Регистр B: регистр для входа B в ALU.
Рабочий регистр: общего назначения, для хранения (промежуточных) результатов.
Регистр инструкций: здесь хранится текущая инструкция, которую должен выполнить процессор.
Адресный регистр (счетчик программ): содержит адрес следующей команды, которая будет выполнена.
Регистр флагов: число (после расчета): ноль, отрицательное, положительное, слишком большое, четное или нечетное.
Регистр с плавающей запятой: число с цифрами после десятичной точки.
Сдвиговый регистр: память, в которой данные смещаются на один бит во время каждого тактового импульса.
Регистр данных памяти: буфер между ЦП и ОЗУ для данных памяти.
Регистр адреса памяти: буфер между ЦП и ОЗУ для адреса памяти.

АЛУ (арифметико-логическое устройство) выполняет все арифметические и логические операции (И, ИЛИ, НЕ и т. д.).

2 входа на АЛУ: A и B
1 вход: какую операцию должно выполнить АЛУ
1 выход: R (результат) поступает в регистр
1 выход: регистр флагов

На изображении ниже показаны упрощенное АЛУ (слева) и АЛУ со схематическим изображением логических элементов (справа).

1. ALU хочет отправить 01010101.

2. Сначала блок управления должен создать набор «1».

3. Реестр заполнен.

4. После этого производится Включение «1».

5. Данные из АЛУ передаются на шину.

ЦП хочет получить данные из ОЗУ:

1. ЦП отправляет адрес в ОЗУ (01001001).

2. ЦП хочет получить информацию; «включить» = 1

3. ОЗУ отправляет данные с адреса 01001001 в ЦП.

4. ЦП обрабатывает информацию

ЦП хочет сохранить данные в оперативной памяти:

1. ЦП отправляет адрес в ОЗУ (01001011).

2. ЦП хочет сохранить информацию; «набор» = 1

3. ЦП отправляет данные (00111100) по адресу 01001011 в ОЗУ.
Данные в ОЗУ теперь перезаписываются с: 11111001 на: 00111100.

ПЗУ памяти:
ПЗУ — это аббревиатура: «Память только для чтения». Эта память запрограммирована производителем. Схема памяти выполнена с фиксированными соединениями. ЭБУ запускает программное обеспечение (загружается) из памяти ПЗУ. ПЗУ является медленной памятью. Во время запуска данные копируются из ПЗУ в ОЗУ.

Ниже приведены четыре примера чтения ПЗУ.

Связанные страницы: