翁德沃彭:
- 介绍
- 系统总线
- 处理器(CPU)
- RAM内存
- 只读存储器
内嵌:
ECU 接收或来自传感器的测量数据,处理信息并执行计算以控制执行器。 下图显示了控制系统的框图。
传感器是对物理量做出响应的传感器。 传感器中的电子器件将其转换为电信号。 ECU 接收该电信号作为“输入”,并将该信号与预编程值进行比较。 根据信号的用途,通过相应地调整执行器控制来进行控制。
下图显示了具有三个插头连接的 ECU。 从左到右:电源和网络、传感器、执行器。
在汽油发动机管理系统中,我们发现了以下传感器:
- 曲轴位置传感器测量曲轴转速;
- 冷却液温度传感器,测量冷却液的加热情况;
- 节气门位置传感器,用于测量节气门的位置,从而测量发动机负载;
- MAP或空气质量计测量负压或空气流量;
- 氧传感器测量废气中的氧含量;
- 气压传感器和进气温度传感器;
- 爆震传感器尽可能提前点火。
上述传感器用作控制喷油器和点火线圈的输入。 为此,在预编程的特征字段中搜索所有传感器值。
我们以喷油器控制为例。 在发动机怠速时,喷油器在 TDC 之后喷射 x 度数。
- 冷却液温度较低时,延长喷射时间(浓缩);
- 轻轻加速时,注射时间也会延长。 还会进行测量来跟踪踩下油门踏板的速度:当油门突然全开时,会发生额外的浓缩;
- 进气歧管负压影响喷油正时和持续时间;
- 拉姆达传感器(例如跳跃传感器)测量混合物是否太浓或太稀。 如果混合物对于曲轴旋转次数来说太稀,则使用燃油调整来延长喷射时间,直到混合物再次达到化学计量;
- 气压传感器和进气温度传感器测量气压和温度以确定吸入空气中的氧气含量。
因此,喷射持续时间取决于最多五个传感器的值。 在现代发动机中,更多的传感器在其中发挥着作用。
在控制执行器期间和之后,传感器将信息反馈给 ECU。 将测量值与软件中的期望值进行比较。 这可用于确定执行器控制是否可以保持恒定、是否必须缩短或延长。 因此,ECU 充当控制器,创建控制回路。
下图显示了一个图表,其中基本喷射时间是根据曲轴速度与进气歧管中的负压(发动机负载的衡量标准)的比较来确定的。 温度和 lambda 传感器形成校正因子,并且各自具有自己的特征场。
系统总线:
系统总线在 ECU 中的组件之间建立连接(见下图)。 在 ECU 的顶部我们可以找到时钟。 这种所谓的振荡器产生频率通常为 16 mHz 的方波电压。 时钟频率决定了控制单元的速度。 控制环路中的组件由该定时器协调。
CPU、存储器和I/O接口(I/O代表:输入/输出)通过系统总线互连,由印刷电路板上的多个连接组成。 我们可以将它们分为:
- 地址总线:该总线确保数据从微处理器传输到某些存储位置;
- 数据总线:存储器、CPU和接口之间的数据通过数据总线传输;
- 控制总线:充当控制器,根据系统时钟的时序进行读写选择、请求和复位。
处理器(CPU):
处理器(中央处理单元)是计算机的心脏。 组合电路由大量的“与”、“或”和“非”门组成,通过软件在 ECU 中构建。 许多指令(软件)是在处理器的制造过程中嵌入的。 这些指令执行操作并将它们按正确的顺序排列。 例子:
- 字母表中的字母以数字方式存储在处理器中。 实际上,它不会是字母,而是代表简单动作的数字指令;
- 通过将字母按正确的顺序排列,我们可以组成单词;
- 通过将单词按正确的顺序排列,我们可以造句;
- 句子构成了故事:实际上是计算机程序。
将处理器已知的指令按正确顺序排列的程序已由程序员编写到软件中。 该程序被加载到ECU的闪存中。
当ECU启动时,从闪存中检索指令并由处理器根据时钟一条一条地执行。 程序运行结束后,又开始循环。
加载诸如点火正时之类的数据所需的数据是从ROM存储器加载的。 处理器从 ROM 存储器启动并将数据从 ROM 复制到 RAM。 启动后,CPU 从快速 RAM 存储器中检索所有数据和命令。 需要相对较小的 RAN 存储器来临时存储数据和计算出的中间值。
CPU通过地址总线和数据总线与存储器连接。
- 设置:位存储在 RAM 中
- 启用:从 RAM 中检索位
RAM 中的数据位和字节可以包括:
- 数字:来自传感器的数据/数据到执行器/计算
- 传感器(输入)和执行器(输出)的地址
RAM中的数据可以是:
- 字母:ASCII 代码、数字、字母、符号
- 指令:处理器指令集
处理器根据所谓的ISA(指令集架构)或指令集工作。 ISA 是由制造商编程并由处理器使用的指令列表。 每个处理器的 ISA 都不同,并且高度依赖于使用该处理器的应用程序。 以下是一些示例:
- LOAD 处理器从 RAM 内存中检索一个值
- STORE 处理器将值存储在 RAM 内存中
- ADD 处理器将两个数字相加
- CLR 处理器清除 RAM 内存中的值
- COMPARE 处理器将两个数字相互比较
- JUMP IF 处理器跳转到 RAM 中的特定内存地址(比较条件)
- OUT 处理器将信息发送到输出
- IN 处理器从输入请求信息
为了使处理器以全时钟速度运行,它使用内部 RAM 存储器。 这些称为“寄存器”。 寄存器是许多数字系统中特别重要的功能块。 它们由一组触发器电路组成,可以暂时保存(从而记住)二进制数。 不同类型的寄存器有:
- A寄存器:ALU输入的寄存器
- B寄存器:ALU的B输入寄存器
- 工作寄存器:通用,用于存储(临时)结果
- 指令寄存器:这里存放处理器当前要执行的指令
- 地址寄存器(程序计数器):包含下一条要执行的指令的地址
- 标志寄存器:数字(计算后)为:零、负数、正数、太大、偶数或奇数
- 浮点寄存器:小数点后的数字
- 移位寄存器:每个时钟脉冲期间数据移位一位的存储器
- 内存数据寄存器:CPU 和 RAM 之间的内存数据缓冲区
- 内存地址寄存器:CPU和RAM之间的内存地址缓冲区
ALU(算术逻辑单元)执行所有算术和逻辑运算(AND、OR、NOT 等)。
- ALU 的 2 个输入:A 和 B
- 1个输入:ALU应执行哪个操作
- 1 个输出:R(结果)进入寄存器
- 1个输出:标志寄存器
1. ALU要发送01010101
2. 首先,控制单元必须创建组“1”。
3.注册完成
4. 此后,启用“1”。
5. 来自 ALU 的数据被放到总线上
CPU想要从RAM中检索数据:
1. CPU发送一个地址到RAM(01001001)
2、CPU想要接收信息; “启用”= 1
3. RAM从地址01001001发送数据到CPU
4. CPU处理信息
CPU想要将数据存储在RAM中:
1. CPU发送一个地址到RAM(01001011)
2、CPU要存储信息; “设置”= 1
3. CPU 将数据(00111100)发送到 RAM 中的地址 01001011。
RAM 中的数据现已从:11111001 覆盖为:00111100
ROM内存:
ROM 是只读存储器的缩写。 该存储器已由制造商编程。 存储器电路布置有固定连接。 ECU 从 ROM 存储器启动软件程序(引导)。 ROM存储器是慢速存储器。 启动期间,数据从 ROM 复制到 RAM。
以下是读取 ROM 的四个示例。