汽车电脑的基本结构和工作原理

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汽车控制系统中使用的计算机通常是微型计算机。基于大规模集成电路的发展，计算机的控制器和运算器通常集成在一块芯片上，称为微处理器(CPU)。此外，输入和输出接口电路通常被称为输入/输出接口电路(缩写为i/o接口电路)，与存储器一样，目前可以用大规模集成电路来实现。 以微处理器为核心，配以存储器、i/o接口电路和外部设备，由系统总线(地址总线、数据总线和控制总线)组成的汽车计算机称为汽车微型计算机，简称汽车计算机。 汽车结构框图 计算机的基本结构 (1)微处理器(中央处理器，CPU) 微处理器是运算器和控制器的总称，是汽车计算机的控制和指挥中心。它对汽车传感器输入的各种信息进行处理、计算和判断，然后输出指令控制执行器的动作。例如，在汽车发动机的空燃比控制系统中，微处理器接收气体传感器输出的信息，然后进行分析计算，根据所需的喷油量ft调整喷油持续时间，修正供油量，在微处理器的监督下使空燃比达到最佳值，从而增加功率，降低油耗。 (2)记忆 存储器是存储数据和程序的部件，在汽车电脑中起着记忆的作用。 存储器由许多存储单元组成。对于八位存储器来说，每个单元存储的是用一个八位二进制数表示的信息——就像汽车电脑中一样，一个八位二进制数表示汽车或发动机中某个装置在某个工况下的工作状态，如点火时间、喷油量、传动档位等。以及一个最大值为11 11 11 11的八位二进制数，相当于十进制数的255，也就是每一个为了让微处理器找到需要的信息，存储器中的每一个存储单元都有一个数，这个数叫做地址，地址也用二进制数来表示。 内存可以分为两种，一种是随机存取存储器(RAM)，一种是只读存储器(ROM)。 随机存取存储 RAM是随机存取存储器(Random Access Memory)的缩写，意思是随机存取存储器在运行时，既可以向其写入信息，又可以从中读取信息，所以也叫读写存储器。 RAM主要用于存储汽车计算机运行过程中的可变数据，如汽车计算机的输入输出数据，计算过程中产生的中间数据等。可以根据需要随时调用或用新数据替换(重写)。RAM在汽车计算机中起着临时存储信息的作用。当电源切断时，存储在RAM中的所有数据将完全消失。汽车行驶时，存储在RAM中的一些数据，如故障代码、空燃比学习修正值等。可以长时间保存，防止点火开关关闭时电源被切断造成的数据丢失。一般这些RAM都是通过专门的电源备用电路直接连接到电池上，这样就不受点火开关控制了。当然，当专用电源备用电路被切断或电池上的电源线。 只读存储器 ROM是只读存储器的缩写，意思是只读存储器。也就是这个存储器中存储的信息不能随便更改，只能在工作时读出，不能写入ROM。特点是信息存储后永远不会消失。所以经常用来存储程序和一些重要的数据，所以根据写入ROM的方法不同也叫程序存储器。ROM可分为四种：掩膜ROM、可编程ROM (PROM)、紫外线擦除的可编程ROM(EPROM)、电子擦除的可编程ROM(EEPROM)。 (3)输入输出接口 输出设备(也称为外部设备)是通过接口电路连接到微处理器的汽车微型计算机的常用外部设备。传感器、发光二极管显示器(led)、真空阴极荧光灯显示器(VFD、液晶显示器(LCD)、A/D和D/A转换器、致动器等。)由于其复杂性和多样性通常不直接连接到微处理器。因此必须使用接口电路进行隔离、转换或锁存，所以接口电路是保证外设与微处理器之间信息和数据正常传输的电路，它起着数据缓冲、电平匹配、时序匹配等多种功能。 (4)公共汽车 计算机的上述三个主要组成部分，微处理器、存储器和输入输出接口电路，通过系统总线连接。 根据传输信号的不同，系统可分为三种类型：数据总线、地址总线和控制总线。 总线： 通常，八条双向总线用于微处理器和外部设备之间的数据传输。 地址： 一般有十六条单向总线，微处理器通过地址总线输出地址，选择某个存储单元或某个I/O接口。 控制总线： 传送由微处理器发出或发送到微处理器的控制信息和状态信息，用“读”或“写”来表示，是指数据传送到微处理器，“写”是指数据由微处理器输出，通过它微处理器可以随时了解各个设备的状态，并根据需要随时向相关设备发送控制命令。 大众捷达发动机电脑内部结构如图。 计算机是如何工作的。 当发动机启动后，汽车微机进入工作状态，一些程序从ROM中取出，进入微处理器。这些程序可以由微处理器控制，如控制点火时间、控制燃油喷射、控制怠速等。在一个个执行程序的过程中，所需的汽车信息来自各个传感器。来自传感器的信号首先进入输入接口以处理其信号。如果是数字信号，直接通过输入接口进入微处理器；如果是模拟信号，要经过A/D转换，转换成数字信号，才能通过输入接口进入计算机。大部分信息暂时存储在RAM中，然后根据指令从RAM发送到微处理器。下一步是将存储在ROM(或PROM)中的参考数据引入微处理器，依次对来自传感器的每个信号进行采样，并与参考数据进行比较。在比较这些数据之后，微处理器做出决定并发出输出指令信号。必要的信号由d处理，如果是喷油器驱动信号，控制喷油正时和脉宽，完成喷油控制功能。 汽车在工作时，微机的运行速度相当快，比如点火正时，每秒钟可以校正几百次，所以它的控制精度相当高。 计算机的工作原理如图所示。