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,,,,,3.3.2,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,（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－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,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,,ECU,的输入接口主要包括两部分：,A／D,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,ADCDAC,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,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,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,,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,若,U,A,>,U,i,，将1去除；若,U,A,<,U,i,：,将,1,保留，且置次高位为,1,；,逐次比较下去，一直到最低位为止。
寄存器的逻辑状态就是对应于输入电压,U,i,的输出数字量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,Vi，D,2,=0,112+8=120,01111010,2.3828,V,O,
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,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－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,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,,,,,,,,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：,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：,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：,,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：,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：,,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：,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－,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,：,（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,：,,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,：,,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,：,,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,：,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,：,地址寄存器,（,A0-A6、A7）,存放操作数的地址；,程序计数器,PC,含有,CPU32,要执行的下一条指令的地址在指令执行或异常处理期间，,CPU32,自动将,PC,的内容加,1,或将新的值放入,PC,中程序计数器,PC,,微控制器介绍－,功能结构,：,,16,位，分为系统字节和用户字节状态标志寄存器,SR,T1,T0,S,0,0,12,11,10,0,0,0,X,N,Z,V,C,15,14,13,12,11,10,9,8,7,6,5,4,3,2,1,0,系统字节,用户字节（,CCR）,中断允许位,扩展位,符号位,零标志位,溢出位,进位位,,微控制器介绍－,功能结构,：,（2）,时钟发生模块,：,MCU,用时钟发生模块产生时钟信号或产生系统时钟典型的,CPU,总线时钟为,8,MHz,，,即,CPU,作一次总线读或写操作的时间是,125,ns,即,CPU,以,8,MHz,的总线频率一拍一拍地运行着时钟发生模块包括晶振电路、基本时钟电路等微控制器介绍－,功能结构,：,（3）,复位与中断模块：,复位是指系统开始工作之前所处的状态，或在系统出现故障后重新加载程序的过程。
典型中断源包括计数器满、外部中断、,ADC,转换结束、串口中断等复位方式：上电复位、低电压禁止复位、非法指令码和非法地址等,。