车辆电子控制系统控制器ECU培训讲义课件

,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,3,车辆电子控制系统 控制器,ECU,收集信息的传感器,信息处理器,(,ECU),控制部件的执行器,输入,输出,3 车辆电子控制系统 控制器ECU收,1,3.3.2,ECU,的基本结构,功用决定结构,功用,（1）,:将来自传感器的输入信号进行转换，使其成为能够处理和分析的信息。,功用,（3）,：将运算结果转换成驱动执行机构工作的信号。,输入接口,微机,功用,（2）,:根据控制要求进行算术运算或逻辑运算。,输出接口,1.ECU,的基本结构,3.3.2 ECU的基本结构 功用决定结构功用（1）:将来自,2,3.3.2,ECU,的基本结构,（1）,输入接口,（2）,微机,（3）,输出接口,将传感器输出的信号转换成由微机进行运算的数字电路。,能够自动进行算术运算、逻辑运算等数据处理。,用于放大微机的输出信号，并使执行器进行工作。,3.3.2 ECU的基本结构（1）输入接口（2）微机（3,3,3.3.2,ECU,的基本结构输入接口,（1）,输入接口,2.ECU,的构造祥解,功用：将传感器输出的信号转换成由微机进行运算的数字电路。,3.3.2 ECU的基本结构输入接口（1）输入接口2.,4,3.3.2,ECU,的基本结构输入接口,传感器,输出信号的形式不同。,为什么,ECU,需要包含输入接口？,频率量,模拟量,开关量,ECU,只能处理数字信号。,输入接口,3.3.2 ECU的基本结构输入接口传感器输出信号的形式不,5,3.3.2,ECU,的基本结构输入接口,ECU,的输入接口主要包括两部分：,AD,转换器,(,模,数转换器,),：,模/数转换和数/模转换的概念：,能将数字量转换为模拟量的装置称为数/模转换器，简称,D/A,转换器或,DAC；,能将模拟量转换为数字量的装置称为模/数转换器，简称,A/D,转换器或,ADC。,DAC,和,ADC,是联系数字系统和模拟系统的“桥梁”，也可称之为两者之间的接口。,3.3.2 ECU的基本结构输入接口 ECU的输入接口主要,6,3.3.2,ECU,的基本结构输入接口,模/数和数/模转换的原理框图：,模/数和数/模转换的原理框图,模拟控制,传感器,模,拟,信,号,ADC,DAC,数字计算机,数字控制,数,字,信,号,3.3.2 ECU的基本结构输入接口模/数和数/模转换的原,7,3.3.2,ECU,的基本结构输入接口,逐次逼近型,ADC,工作原理：,逐次逼近型,ADC,的原理框图,顺序脉冲发生器,逐次逼近寄存器,DAC,电压比较器,输出数字量,输入电压,U,i,U,A,3.3.2 ECU的基本结构输入接口逐次逼近型ADC工作原,8,3.3.2,ECU,的基本结构输入接口,转换过程：,转换开始时，将寄存器置,“0”,；,顺序脉冲发生器输出的顺序脉冲首先将寄存器的最高位置,“,1,”；,经数/模转换器转换为相应的模拟电压,U,A,，,并送入比较器与待转换的输入电压,U,i,进行比较；,3.3.2 ECU的基本结构输入接口 转换过程：,9,3.3.2,ECU,的基本结构输入接口,若,U,A,U,i,，将1去除；若,U,A,Ui，将1去,10,3.3.2,ECU,的基本结构输入接口,逐次逼近过程,设定试探值,D/A,输出电压,V,O,/V,V,O,/V,i,比较,结果,10000000,2.5,V,O,V,i,，D,7,=0,0,01000000,1.25,V,O,V,i,，D,6,=1,64,01100000,1.875,V,O,V,i,，D,5,=1,64+32=96,01110000,2.1875,V,O,V,i,，D,4,=1,96+16=112,01111000,2.3438,V,O,Vi，D,2,=0,112+8=120,01111010,2.3828,V,O,V,i,，D,1,=1,120+2=122,01111011,2.4023,V,O,=V,i,，D,0,=1,122+1=123,3.3.2 ECU的基本结构输入接口逐次逼近过程设定试探值,11,3.3.2,ECU,的基本结构输入接口,输,入,接,口,模拟量转换过程示例,：,3.3.2 ECU的基本结构输入接口输模拟量转换过程示例：,12,3.3.2,ECU,的基本结构输入接口,数字输入调理器,（,或称数字输入缓冲器,）：,对频率量的处理：,输,入,接,口,放大、限幅、整形,数字输入调理器,频压转换,3.3.2 ECU的基本结构输入接口数字输入调理器（或称数,13,3.3.2,ECU,的基本结构输入接口,对开关量的处理：,光电隔离器,输,入,接,口,整,形,输,入,接,口,3.3.2 ECU的基本结构输入接口 对开关量的处理：,14,3.3.2,ECU,的基本结构微机,组成：微型电子计算机的简称，它是由算术逻辑单元,（,ALU）,、,控制器、存储器、输入通道、输出通道、地址总线和数据总线等部分组成。,（2）,微机,功用：自动进行算术运算、逻辑运算等数据处理。,3.3.2 ECU的基本结构微机组成：微型电子计算机的简称,15,3.3.2,ECU,的基本结构微机,输入设备,存储器,算术逻辑,单元,ALU(ALU),输出设备,控制器,数据总线,控制总线,地址总线,微机结构图,3.3.2 ECU的基本结构微机输入设备存储器算术逻辑输出,16,3.3.2,ECU,的基本结构输出接口,功用：常用于放大微机的输出信号，并使执行器进行工作。,举例,（3）,输出接口,0,V,5,V,3.3.2 ECU的基本结构输出接口 功用：常用于放大微机,17,3.3.2,ECU,的基本结构,ECU,的基本结构,数字输入缓冲器,输,入,接,口,存储器,CPU,执,行,器,电磁线圈驱动电路,电动机驱动电路,显示装置驱动电路,继电器驱动电路,输,出,接,口,模/数,（,A/D）,转换器,1100101,传,感,器,输入接口,微机,（硬件）,输出接口,3.3.2 ECU的基本结构ECU的基本结构 数字输入缓冲器,18,微控制器介绍：,在通用计算机,CPU,的基础上集成一些输入、输出、存储器、定时器/计数器以及,I/O,接口电路等的控制芯片称为微控制器,MCU,，,有时也称为单片机,。,MCU,为工业测控而设计，具有三高优势(集成度高、可靠性高、性价比高)。,1.,微控制器概述,微控制器介绍：在通用计算机CPU的基础上集成一些输入、输出,19,微控制器介绍：,微控制器控制的一般模式：,微控制器用于测量控制系统原理示意图,微控制器介绍：微控制器控制的一般模式：微控制器用于测量控制,20,微控制器介绍：,传感器把现场物理量测量出来，并转换为电信号；,量程放大器把传感器信号放大到模数转换器能接收的统一电平；,微控制器介绍：传感器把现场物理量测量出来，并转换为电信号,21,微控制器介绍：,A/D,转换把模拟量变成数字量送入计算机。,控制进入微控制器的信号经过处理后，根据测试控制要求，控制相应执行机构。,多路开关通常要监测和控制的现场信号很多，并且它们的变化较为缓慢，所以所有信号占用一个,A/D,转换器，并占有一条与计算机的通道。多路开关用一条通道来监视现场多路信号，开关转换受计算机控制；,微控制器介绍：A/D转换把模拟量变成数字量送入计算机。,22,微控制器介绍：,2.,微控制器常用术语：,运算器,：用来进行加、减、乘、除等算术运算及逻辑运算的器件。,存储器,：用来存储原始数据、计算步骤、运算的中间和最终结果的器件(常分为内存和外存两部分，内存采用半导体存储器，外存常用磁盘和磁带)。,控制器,：用来控制微控制器各部件按预先规定的计算步骤(即程序)自动执行指定操作的器件。,微控制器介绍：2.微控制器常用术语：运算器：用来进行加、,23,微控制器介绍：,输入设备,：把原始数据和程序输入微控制器的设备。例如常用的键盘等。,输出设备,：输出计算结果的设备。例如常用的打印机、,CRT,显示器等。,硬件,：组成计算机的运算器、存储器、控制器、输入和输出设备。,字长,：,CPU,并行处理二进制的数据位数。,微控制器介绍：输入设备：把原始数据和程序输入微控制器的设备,24,微控制器介绍：,根据,MCU,的运算和处理能力，,MCU,总的来说可以分为,8,位机、,16,位机和,32,位机。,8,位、,16,位和,32,位通常是指,MCU,寄存器的位数，位数越多也就意味着,MCU,的数据处理能力更强大。,3.,微控制器的种类：,无论是,8,位计算机还是,32,位计算机，其基本工作原理是相同的。,微控制器介绍：根据MCU的运算和处理能力，MCU总的来说可以,25,微控制器介绍,功能结构,：,在微控制器的芯片上，集成的主要部分有,CPU,、,时钟发生模块,、,复位与中断模块,、,系统操作正常监视模块,、,低电压禁止模块,、,存储器模块,、,输入输出,I/O,口,、,定时器,，各部分之间通过内部总线相连。,4.,微控制器功能结构：,微控制器介绍功能结构：在微控制器的芯片上，集成的主要部分,26,微控制器介绍,功能结构,：,（1）CPU（Central Processing Unit）：,8,位微处理器,MC68HC08：,8,位的,CPU08,结构：,算术逻辑单元,控制单元,寄存器组,CPU08,的结构,微控制器介绍功能结构：（1）CPU（Central Pro,27,微控制器介绍,功能结构,：,CPU08,的特性：,4,Kb,程序/数据存储器空间；,8,MHz,的,CPU,内部总线频率,，,16,种寻址方式；,可扩展的内部总线，用于寻址超过,64,KB,的地址空间；,用于指令操作的,16,位变址寄存器；,16,位堆栈指针和相应栈操作指令；,微控制器介绍功能结构：CPU08的特性：4Kb程序/数,28,微控制器介绍,功能结构,：,CPU08,的寄存器,：,CPU08,内部寄存器,A,累加器,7,0,15,8 7,变址寄存器,H,X,0,堆栈指针,SPH,15,8 7,SPL,0,程序计数器,PCH,15,8 7,PCL,0,保存操作数及运行结果。,一般表示操作数的地址，也可以暂时存储数据。,数据入栈时,SP,减小，数据出栈时,SP,增加，永远指向下一个可用的单元。,内容是下一条指令或下一个操作数的地址。,包含一个控制位和,5,个记录指令执行结果特征的标志位。,条件码寄存器,CCR,0,7,微控制器介绍功能结构：CPU08的寄存器：CPU08内,29,微控制器介绍,功能结构,：,32,位微处理器,MC68300：,32,位的,CPU32,的结构：,CPU32,的内部结构框图,指令预取和译码单元,总线控制器,序列器,控制单元,执行单元,16,24,数据总线,控制总线,地址总线,微控制器介绍功能结构：32位微处理器MC68300：3,30,微控制器介绍,功能结构,：,CPU32,的特性：,32,位内部数据总线和算术运算硬件单元；,24,位外部地址总线和,16,位外部数据总线；,8,个,32,位通用数据寄存器；,7,个,32,位通用地址寄存器；,微控制器介绍功能结构：CPU32的特性：32位内部数据,31,微控制器介绍,功能结构,：,CPU32,的寄存器,：,数据寄存器,15 16,8 7,0,31,D0,D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7,A0,A1,A2,A3,A4,A5,A6,地址寄存器,15 16,8 7,0,31,15 16,8 7,0,31,A7,用户堆栈指针,15 16,8 7,0,31,PC,程序计数器,条件码寄存器,CCR,15,8 7,0,微控制器介绍功能结构：CPU32的寄存器：数据寄存器15,32,微控制器介绍,功能结构,：,数据寄存器,（,D0-D7）,32,位,可用于存放位、,8,位字节、,16,位字、,32,位长字、,64,位,4,字操作数和,16,位或,32,位地址。,所有数据寄存器都是通用寄存器，没有特别规定功能，也可以用作变址寄存器或计数器。,微控制器介绍功能结构：数据寄存器（