Pagpapatakbo ng isang ECU

Mga Paksa:

Panimula
System bus
Proseso (CPU)
Memorya ng RAM
memorya ng ROM

Panimula:
Ang isang ECU ay tumatanggap o data ng pagsukat mula sa mga sensor, pinoproseso ang impormasyon at nagsasagawa ng mga kalkulasyon upang makontrol ang mga actuator. Ang figure sa ibaba ay nagpapakita ng block diagram ng isang control system.

Ang mga sensor ay mga sensor na tumutugon sa isang pisikal na dami. Ang electronics sa sensor ay nagko-convert nito sa isang electrical signal. Tinatanggap ng ECU ang electrical signal na ito bilang "input" at inihahambing ang signal na ito sa pre-programmed na halaga. Depende sa kung para saan ang signal, ang kontrol ay nagaganap sa pamamagitan ng pagsasaayos ng actuator control nang naaayon.

Ang sumusunod na figure ay nagpapakita ng isang ECU na may tatlong koneksyon sa plug. Mula kaliwa hanggang kanan: power supply at network, sensor, actuator.

Sa isang sistema ng pamamahala ng makina ng gasolina, makikita natin, bukod sa iba pa, ang mga sumusunod na sensor:

sensor ng posisyon ng crankshaft upang sukatin ang bilis ng crankshaft;
sensor ng temperatura ng coolant upang masukat ang pag-init ng coolant;
mga sensor ng posisyon ng throttle upang sukatin ang posisyon ng balbula ng throttle at samakatuwid ang pagkarga ng engine;
MAP o air mass meter para sukatin ang negatibong presyon o daloy ng hangin;
lambda sensor upang sukatin ang nilalaman ng oxygen sa mga gas na tambutso;
ang barometric sensor at intake air temperature sensors;
knock sensor upang isulong ang ignition hangga't maaari.

Ang mga sensor sa itaas ay nagsisilbing input upang kontrolin ang mga injector at (mga) ignition coil. Para sa layuning ito, ang lahat ng mga halaga ng sensor ay hinahanap sa isang paunang na-program na larangan ng katangian.

Kinukuha namin ang kontrol ng injector bilang isang halimbawa. Sa idle engine speed, ang mga injector ay nag-iiniksyon ng x number of degrees pagkatapos ng TDC.

Sa isang mababang temperatura ng coolant, ang oras ng pag-iniksyon ay pinalawig (pagpayaman);
Kapag dahan-dahang pinabilis, ang oras ng pag-iniksyon ay pinahaba din. Nagsagawa din ng pagsukat na sumusubaybay sa kung gaano kabilis pinindot ang accelerator pedal: kapag biglang napuno ang throttle, nagaganap ang karagdagang pagpapayaman;
Ang negatibong presyon sa intake manifold ay nakakaimpluwensya sa timing at tagal ng iniksyon;
Ang lambda sensor (halimbawa ang jump sensor) ay sumusukat kung ang timpla ay masyadong mayaman o masyadong payat. Kung ang pinaghalong ay masyadong payat para sa isang bilang ng mga pag-ikot ng crankshaft, ang oras ng pag-iniksyon ay pinahaba gamit ang mga fuel trim hanggang ang timpla ay stoichiometric muli;
Sinusukat ng barometric sensor at intake air temperature sensor ang presyon at temperatura ng hangin upang matukoy ang antas ng oxygen sa sinipsip na hangin.

Samakatuwid, ang tagal ng iniksyon ay nakasalalay sa mga halaga ng hanggang limang sensor. Sa mga modernong makina, mas maraming sensor ang gumaganap dito.

Sa panahon at pagkatapos ng pagkontrol sa isang actuator, ang mga sensor ay nagpapakain ng impormasyon pabalik sa ECU. Ang sinusukat na halaga ay inihambing sa nais na halaga sa software. Magagamit ito upang matukoy kung ang kontrol ng actuator ay maaaring manatiling pare-pareho, dapat paikliin, o pahabain. Ang ECU samakatuwid ay gumaganap bilang isang controller, na lumilikha ng isang control loop.

Ang sumusunod na figure ay nagpapakita ng isang diagram kung saan ang pangunahing oras ng pag-iniksyon ay tinutukoy mula sa bilis ng crankshaft kumpara sa underpressure sa intake manifold, na isang sukatan ng load ng engine. Ang mga temperatura at lambda sensor ay bumubuo ng correction factor at bawat isa ay may sariling katangian na field.

System bus:
Ang system bus ay gumagawa ng mga koneksyon sa pagitan ng mga bahagi sa ECU (tingnan ang larawan sa ibaba). Sa tuktok ng ECU nakita namin ang orasan. Ang tinatawag na oscillator na ito ay gumagawa ng square wave voltage na may frequency na karaniwang 16 mHz. Tinutukoy ng dalas ng orasan ang bilis ng control unit. Ang mga bahagi sa isang control loop ay pinag-ugnay ng timer na ito.

Ang CPU, memorya at ang I/O interface (I/O ay nangangahulugang: input / output) ay magkakaugnay sa isang system bus, na binubuo ng maraming koneksyon sa naka-print na circuit board. Maaari nating hatiin ang mga ito sa:

address bus: tinitiyak ng bus na ito ang paglilipat ng data mula sa microprocessor patungo sa ilang mga lokasyon ng memorya;
data bus: ang data sa pagitan ng memorya, ang CPU at ang mga interface ay dinadala sa pamamagitan ng data bus;
control bus: nagsisilbing controller sa pamamagitan ng paggawa ng read at write na mga seleksyon, kahilingan, at pag-reset batay sa timing ng system clock.

Processor (CPU):
Ang processor (Central Processing Unit) ay ang puso ng computer. Ang mga combinational circuit, na binubuo ng napakalaking bilang ng AND, OR at NOT gate, ay binuo sa ECU sa pamamagitan ng software. Ang isang bilang ng mga tagubilin (ang software) ay inihurnong sa panahon ng paggawa ng processor. Ang mga tagubiling ito ay nagsasagawa ng mga aksyon at inilalagay ang mga ito sa tamang pagkakasunud-sunod. Halimbawa:

ang mga titik ng alpabeto ay digital na nakaimbak sa processor. Sa katotohanan, hindi ito mga titik, ngunit mga digital na tagubilin na kumakatawan sa mga simpleng aksyon;
sa pamamagitan ng paglalagay ng mga titik sa tamang pagkakasunud-sunod makakagawa tayo ng mga salita;
sa pamamagitan ng paglalagay ng mga salita sa tamang pagkakasunod-sunod ay makakagawa tayo ng mga pangungusap;
ang mga pangungusap ay gumagawa ng kuwento: sa katotohanan ay ang computer program.

Ang program upang ilagay ang mga tagubilin na kilala ng processor sa tamang pagkakasunud-sunod ay na-bake sa software ng programmer. Ang program na ito ay na-load sa flash memory ng ECU.

Kapag nagsimula ang ECU, ang mga tagubilin ay kinukuha mula sa flash memory at isa-isang isasagawa ng processor, alinsunod sa orasan. Matapos tumakbo at matapos ang programa, magsisimula muli ang cycle.

Ang data na kinakailangan upang mag-load ng data tulad ng mga timing ng pag-aapoy ay na-load mula sa memorya ng ROM. Ang processor ay nagbo-boot mula sa ROM memory at kinokopya ang data mula sa ROM patungo sa RAM. Pagkatapos mag-boot, kinukuha ng CPU ang lahat ng data at mga utos mula sa mabilis na memorya ng RAM. Ang isang medyo maliit na memorya ng RAN ay kinakailangan para sa pansamantalang pag-iimbak ng data at kinakalkula na mga intermediate na halaga.

Ang CPU ay konektado sa memorya sa pamamagitan ng isang address bus at data bus.

Itakda: ang mga bit ay nakaimbak sa RAM
Paganahin: ang mga bit ay kinukuha mula sa RAM

Maaaring kabilang sa mga bit at byte ng data sa RAM ang:

mga numero: data mula sa mga sensor / data hanggang sa mga actuator / kalkulasyon
mga address ng mga sensor (input) at actuator (output)

Ang data sa RAM ay maaaring:

mga titik: ASCII code, numero, titik, simbolo
mga tagubilin: set ng pagtuturo ng processor

Ang processor ay gumagana ayon sa isang tinatawag na ISA (Instruction Set Architecture) o isang set ng pagtuturo. Ang ISA ay isang listahan ng mga tagubilin na na-program ng tagagawa at ginagamit ng processor. Ang ISA ay naiiba sa bawat processor at lubos na nakadepende sa aplikasyon kung saan ginagamit ang processor. Nasa ibaba ang ilang halimbawa:

LOAD ang processor ay kumukuha ng halaga mula sa memorya ng RAM
I-store ang processor ay nag-iimbak ng halaga sa memorya ng RAM
ADD ang processor ay nagdaragdag ng dalawang numero nang magkasama
CLR ang processor ay nag-clear ng isang halaga sa memorya ng RAM
Ihambing ang processor ay naghahambing ng dalawang numero sa bawat isa
JUMP KUNG ang processor ay tumalon sa isang tiyak na memory address sa RAM (kondisyon mula sa paghahambing)
OUT ang processor ay nagpapadala ng impormasyon sa isang output
SA processor ay humiling ng impormasyon mula sa isang input

Upang ang isang processor ay gumana sa buong bilis ng orasan, gumagamit ito ng panloob na memorya ng RAM. Ang mga ito ay tinatawag na "mga rehistro". Ang mga rehistro ay partikular na mahalagang mga bloke ng pag-andar sa maraming mga digital system. Binubuo ang mga ito ng isang koleksyon ng mga flip-flop circuit na maaaring pansamantalang humawak (sa gayon ay maaalala) ang isang binary na numero. Ang iba't ibang uri ng mga rehistro ay:

Isang rehistro: magparehistro para sa isang input sa ALU
B register: magrehistro para sa B input sa ALU
Rehistro sa pagtatrabaho: pangkalahatang layunin, para sa pag-iimbak (pansamantalang) mga resulta
Pagpaparehistro ng Pagtuturo: Ang kasalukuyang pagtuturo na isasagawa para sa processor ay naka-imbak dito
Address register (program counter): naglalaman ng address ng susunod na pagtuturo na isasagawa
Register ng flag: numero (pagkatapos ng isang kalkulasyon) ay: zero, negatibo, positibo, masyadong malaki, kahit o kakaiba
Floating Point Register: numerong may mga digit pagkatapos ng decimal point
Shift register: memory kung saan nagbabago ang data ng isang bit sa bawat pulso ng orasan
Memory Data Register: buffer sa pagitan ng CPU at RAM para sa memory data
Memory Address Register: buffer sa pagitan ng CPU at RAM para sa memory address

Ang ALU (Arithmetic Logic Unit) ay gumaganap ng lahat ng arithmetic at logical operations (AT, O, HINDI, atbp.).

2 input sa ALU: A at B
1 input: aling operasyon ang dapat gawin ng ALU
1 output: R (Resulta) napupunta sa isang rehistro
1 output: rehistro ng bandila

Ang larawan sa ibaba ay nagpapakita ng pinasimple na ALU (kaliwa) at ang ALU na may eskematiko na representasyon ng mga logic gate (kanan).

1. Gustong ipadala ng ALU ang 01010101

2. Una ang Control Unit ay dapat gumawa ng set "1".

3. Nakumpleto ang rehistro

4. Pagkatapos nito, gagawin ang Paganahin ang "1".

5. Ang data mula sa ALU ay inilalagay sa isang bus

Nais ng CPU na kunin ang data mula sa RAM:

1. Nagpapadala ang CPU ng address sa RAM (01001001)

2. Gusto ng CPU na makatanggap ng impormasyon; “paganahin” = 1

3. Nagpapadala ang RAM ng data mula sa address 01001001 patungo sa CPU

4. Pinoproseso ng CPU ang impormasyon

Nais ng CPU na mag-imbak ng data sa RAM:

1. Nagpapadala ang CPU ng address sa RAM (01001011)

2. Gusto ng CPU na mag-imbak ng impormasyon; “set” = 1

3. Nagpapadala ang CPU ng data (00111100) upang tugunan ang 01001011 sa RAM.
Ang data sa RAM ay na-overwrite na ngayon mula sa: 11111001 hanggang: 00111100

ROM memory:
Ang ROM ay isang pagpapaikli ng: Read Only Memory. Ang memorya na ito ay na-program ng tagagawa. Ang memory circuit ay nakaayos na may mga nakapirming koneksyon. Sinisimulan ng ECU ang software program (booting) mula sa memorya ng ROM. Ang memorya ng ROM ay isang mabagal na memorya. Sa panahon ng pagsisimula, ang data ay kinopya mula sa ROM patungo sa RAM.

Nasa ibaba ang apat na halimbawa ng pagbabasa ng ROM.

Mga kaugnay na pahina: