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基于DSP的新型无分电器点火装置
一种基于DSP的新型汽车无分电器点火装置。在该装置中,DSP用于点火控制和与PC机进行通信,Intel 8751单片机用于系统实时监控和备用点火。该装置的特点是：点火正时特性好,控制灵活性强,能适应发动机各种工况并具备自诊断功能,能与PC机进行通信并进行程序和数据更新。 关键词：DSP 电子点火 无分电器点火装置 点火提前角随着电子技术的迅猛发展和绿 {MOD}环保的要求,人们对汽车发动机点火系统性能的求越来越高,不仅要求实时性强、点火正时特性好、抗干扰能力强,而且要求集成较高、减少故障点、具有自诊断和备用点火功能,同时还要求与PC机通讯并能进行系统软件升级、重要数据更新和在线系统仿真。下面介绍一种基于DSP的新型汽车无分电器点火装置。1 系统构成系统中央处理单元ECU由一片DSP和一片通用单片机组成。DSP主要用于对信号的采集、处理,控制算法实现,与辅助单元和PC机进行通讯;单片机主要用于系统监测和备用点火等。系统结构框图如图1所示。
系统采用了集成点火组件。点火组件用于完成闭合角控制、恒电流控制、过电压保护、停车断电保护等功能,并能通过缸序判别信号IGda、IGdb把点水信号Igt关入相应的点火驱动电路,产生点火确认信号IGf。1.1 主CPU单元系统主CPU采用DSP TMS320F240。它具有以下特点：32位中央算术逻辑单元CALU;16位×16位并行硬件乘法器;内置544字×16位双端口数据/程序RAM,16K字×16位FLASH E2PROM;软件等待发生器的外部存储器接口模块,支持硬件等待状态;双10位高速A/D转换器;28个独立可编程的多路复用I/O引脚;基于锁相环的时钟模块;带实时中断的看门狗定时器模块;串行通讯接口;4级管道操作;8级硬件堆栈;6个外部中断;静态CMOS技术;4种低电源模式;最高频率为40MHz;多数指令周期为单周期;完成一次点火提前角的计算时间限于1ms,比通用微处理机快10～100倍,大大地提高了点火系统的实时性。主CPU单元主要完成两大任务：一是确定当前工况下的最佳点火提前角,产生点火控制信号IGt和汽缸判定信号IGda与IGdb;二是通过RS-232接口与PC机进行串行通信,主CPU可把采集的各种传感器的信号、发动机转速信号、故障代码等送到PC机中进行仿真与分析;PC机也可以把二进制程序代码及一些重要数据（如不同工况下的修正值等）送到主CPU的FLASH E2PROM单元。TMS320F240扩展了四片CY7C169-25和一片8253,并采用74F148扩展外部中断源输入端。1.2 监测和点火备用模块监测和点火备用模块所使用的CPU是8751。该模块通过对各传感器信号、IGf信号等进行分析、诊断,对主CPU单元实施监测。当主CPU单元出现故障时,监测和点火备用模块立即接过点火控制权,并放弃监测工作。8751单元扩展了2732、6264和8253各一片。采用一片AD574A和CD4051进行A/D转换,并用74LS148扩展了8个外部中断源输入端。1.3 DSP数字控制器与PC机的串行通讯TMS320F240 SCI模块支持CPU与使用标准NRZ格式的其它异步外设之间进行数字通信。SCI接收器和发送器是双缓冲的,具有独立的使能和中断时。SCI对接收的数据进行间断、奇偶性、超时、帧出错等检测。系统采用了RS-232异步串行通讯标准总线。1.4 系统接口资源的分配TMS320F240 DSP数字控制器与8751单片机提供的I/O接口与中断输入接口是有限的,为避免资源冲突,将外部的输入信号按表1进行优化分配。
表1 外部输入信号优化分配
IDL信号空调开关G1G2Ne负荷水温TMS320F240
MCS-8751I/OPB2
P1.0I/OPB3
P1.1XINT2
INT1XINT2
INT1CAP1
T0+INT0ADCIN3
A/DADCIN2
A/D 显示开关信号R-P起动信号IGfIGtIGdaIGdbTMS320F240
MCS-8751XINT2
INT1I/OPB4
P1.2XINT2
INT1GAP2
T1IOPB7
P1.4IOPB5
P1.5IOPB4
P1.6
一种基于DSP的新型汽车无分电器点火装置。在该装置中,DSP用于点火控制和与PC机进行通信,Intel 8751单片机用于系统实时监控和备用点火。该装置的特点是：点火正时特性好,控制灵活性强,能适应发动机各种工况并具备自诊断功能,能与PC机进行通信并进行程序和数据更新。 关键词：DSP 电子点火 无分电器点火装置 点火提前角随着电子技术的迅猛发展和绿 {MOD}环保的要求,人们对汽车发动机点火系统性能的求越来越高,不仅要求实时性强、点火正时特性好、抗干扰能力强,而且要求集成较高、减少故障点、具有自诊断和备用点火功能,同时还要求与PC机通讯并能进行系统软件升级、重要数据更新和在线系统仿真。下面介绍一种基于DSP的新型汽车无分电器点火装置。1 系统构成系统中央处理单元ECU由一片DSP和一片通用单片机组成。DSP主要用于对信号的采集、处理,控制算法实现,与辅助单元和PC机进行通讯;单片机主要用于系统监测和备用点火等。系统结构框图如图1所示。
系统采用了集成点火组件。点火组件用于完成闭合角控制、恒电流控制、过电压保护、停车断电保护等功能,并能通过缸序判别信号IGda、IGdb把点水信号Igt关入相应的点火驱动电路,产生点火确认信号IGf。1.1 主CPU单元系统主CPU采用DSP TMS320F240。它具有以下特点：32位中央算术逻辑单元CALU;16位×16位并行硬件乘法器;内置544字×16位双端口数据/程序RAM,16K字×16位FLASH E2PROM;软件等待发生器的外部存储器接口模块,支持硬件等待状态;双10位高速A/D转换器;28个独立可编程的多路复用I/O引脚;基于锁相环的时钟模块;带实时中断的看门狗定时器模块;串行通讯接口;4级管道操作;8级硬件堆栈;6个外部中断;静态CMOS技术;4种低电源模式;最高频率为40MHz;多数指令周期为单周期;完成一次点火提前角的计算时间限于1ms,比通用微处理机快10～100倍,大大地提高了点火系统的实时性。主CPU单元主要完成两大任务：一是确定当前工况下的最佳点火提前角,产生点火控制信号IGt和汽缸判定信号IGda与IGdb;二是通过RS-232接口与PC机进行串行通信,主CPU可把采集的各种传感器的信号、发动机转速信号、故障代码等送到PC机中进行仿真与分析;PC机也可以把二进制程序代码及一些重要数据（如不同工况下的修正值等）送到主CPU的FLASH E2PROM单元。TMS320F240扩展了四片CY7C169-25和一片8253,并采用74F148扩展外部中断源输入端。1.2 监测和点火备用模块监测和点火备用模块所使用的CPU是8751。该模块通过对各传感器信号、IGf信号等进行分析、诊断,对主CPU单元实施监测。当主CPU单元出现故障时,监测和点火备用模块立即接过点火控制权,并放弃监测工作。8751单元扩展了2732、6264和8253各一片。采用一片AD574A和CD4051进行A/D转换,并用74LS148扩展了8个外部中断源输入端。1.3 DSP数字控制器与PC机的串行通讯TMS320F240 SCI模块支持CPU与使用标准NRZ格式的其它异步外设之间进行数字通信。SCI接收器和发送器是双缓冲的,具有独立的使能和中断时。SCI对接收的数据进行间断、奇偶性、超时、帧出错等检测。系统采用了RS-232异步串行通讯标准总线。1.4 系统接口资源的分配TMS320F240 DSP数字控制器与8751单片机提供的I/O接口与中断输入接口是有限的,为避免资源冲突,将外部的输入信号按表1进行优化分配。
表1 外部输入信号优化分配
IDL信号空调开关G1G2Ne负荷水温TMS320F240
MCS-8751I/OPB2
P1.0I/OPB3
P1.1XINT2
INT1XINT2
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A/D 显示开关信号R-P起动信号IGfIGtIGdaIGdbTMS320F240
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P1.5IOPB4
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