汽车CAN总线系统智能节点的设计

汽车ECU电路分析ECU电路解析正如在本章开始时我们讲到的，不同厂商的汽车电脑在功能上不是完全相同的，但结构组成和主要功能是基本一样的，因此我们以有代表性的BOSCHMOTRONIC系统为例进行ECU的电路分析。1、BOSCHMOTRONIC系统结构图BOSCHMOTRONIC系统在电子燃油喷射系统中极具代表性，国内生产的大部分车型采用的都是BOSCH电子喷射系统。图5.11为MOTRONIC系统框图，在此图中介绍了曲型电子燃油喷射系统的组成，各部分的联系情况，对于更好的了解电脑的工作过程，以至于分析故障与维修都是大有帮助的。图11Motronic系统框图1－燃油箱；2－燃油泵；3－燃油滤清器；4－燃油压力调节器；5－燃油脉动衰减器；6－电子控制单元；7－分电器；8－喷油嘴；9－冷起动喷油嘴；10－节气门；11－节气门开关门；12－空气流量计；13－氧传感器；14－热敏开关；15－水温传感器；16－辅助空气阀；17－曲轴位置传感器；18－主继电器；19－燃油泵继电器在图11中，电子控制单元作为电控发动机的核心部分，由一8位/16位单片微机、集成电路和相关电子元件组成，英文表示为Electriccontrolunit简称ECU。其作用是接收各种传感器送来的信息，以它们进行运算、处理、判断后再发出指令信号，经输出电路进行功率放大后驱动想应的执行单元，从而实现对发动机的各种工况的控制。这里提级的ECU是各种控制单元的统称，ECM/PCM则是发机控制模组或动力控制模组的缩写，是包含于ECU范围之内的。2、BOSCHMOTRONIC1.3电路分析汽车电子控制单元（ECU），不论是BOSCH的MOTRONIC，福特的EECIV、V，通用的P4、P6等，其最终的目的只有一个，让发动机工作的更出色，表现为动力更强劲，噪声小，污染低。这是针对发动机系统而言，其他系统也是一样，每个系统都有自己的目标，这就好像是电视机一样，世界各国生产的电视机，无论是哪个厂家的，都是要以接收电视节目为目的。基于这样一种认识，我们可以把ECU抽样化的分成几个部分，见图12所示。从图中我们可以看到，ECU由MCU（微处理器）、输入电路、输出电路、A/D转换器及部分组成，各部分功能描述如下：（1）输入电路从传感器来的信号，首先进入输入回路，对于模拟信号，去除杂波干扰，把小信号进行放大，把正弦波变成矩形波；对于数字信号，进行缓冲后可直接与MCU或I/O扩展电路连接。同时输入电路还将电源电压转换成适合微机使用的工作晓以大义。即输入电路是对信号进行整形同时提供系统各部分所需要的不现的工作电压。（2）A/D转换器输入ECU的传感器信号有两种：一种是模拟信号，另一种是数字信号。信号的形态不同，输入ECU内的处理方法也不一样。数字信号可直接送入微处理器，模拟信号则要经过A/D转换器（模拟/数字转换器）转换成数字信号才送入微处理器。早期的MCU自身没有A/D转换器功能，为完成这样的转换，可以通过扩展A/D转换器来实现。如奔驰的CIS－E系统的就是通过A/D0809这样一个A/D转换器来实现的。较新类型的MCU由于自身具有A/D转换功能，已不需要进行外部扩展了。（3）输出电路它是微机与执行器之间的联系电路。由于微机输出的是数字信号，而且电流很小，一般是不能驱执行器工作的。经过输出回路后，通过其中功率三极管或功率MOS管的放大作用，提供足够的驱动电流，大部分的负载工作于开关状态下。寨在汽图车这仔个特晶定的颈工作恩环境担，大抽部分蔑的执慢行芦器暮/裙驱劝食器都脸与线经圈有砖关，结从电我磁喷寇油器翅到电高磁阀刊、各畅种马悔达、明继电田器、紧包括乱点火剩线圈睁，等揭等，斧因此娱有人耳夸张扒的说漏，汽责车的说输出扬电路升的任艳务实丽质就横是驱宾动线替圈工锣作。拿我们利不管贪这样驾的结左论是叛不是嘉太套武断扑，但驻这种比描述出的确鸡比较象容易易理解愁。养（冠4烫）微机处理倘器牧（谜MC炼U歌）笋它悟是贸EC浸U岔的核如心部川分，晶由中委央处刊理器忌（殿CP字U仁）、县存储管器未（质RO寻M盒－啊RA走M双）、另输拍入支/根输出熊口煮（毫I/比O奋）等武组成六。它赚能根短据需担要，篇用内节存的妙程序谢和数论据对俭各种志传感屑器送梢来的救信号近进行楚比虑较、思运算应和修端正，新并将琴处理觉结果轻以指曾令的倘形式或送至须输出摸电路穗。驱输动相汽关元器件，晌完成鼠控制附功能讨。辣图赠1岸3潜、币图沿1想4稠为德珠国宝狗马汽煤车所菊采用出的动Mo速tr灶on伤ic核M侄1.展3绣系统酸电子猴控制液单元男的内翅部原莫理图崭。炎（捐3读）输敢出电朋路茫它是辟微机交与执层行器父之间趁的联饮系电巧路。拌由于跳微机奔输出闻的是坚数字完信号恭，而绞且电胆流很默小，梅一般培是不弹能驱广执蛇行器慕工快作的擦。经编过输念出回疗路后误，通肌过其嫂中功凑率三斥极管吉或功隆率热MO失S微管的进放大叨作用滨，提符供足浇够的庭驱动岸电流抱，大市部分担的负过载工啊作于当开关触状态紧下。座在汽游车这绣个特觉定的烫工作柿环境臭，大脚部分似的执偶行器压/告驱劝跨器都需与线臭圈有六关，粗从电草磁喷溪油器升到电羞磁阀铜、各带种马才达、涛继电街器、垫包括绕点火喉线圈庸，等臂等，演因此田有人议夸张批的说坑，汽评车的待输出远电路肆的任粪务实交质就义是驱荷动线摔圈工怨作。育我们吓不管晨这样腊的结啊论是可不是或太武吧断，瘦但这骗种描心述的颠确比反较容碑易理纸解。聋（当4王）微雷处理甲器（闸MC兆U猴）腾它是朋EC带U弊的核犁心部却分，饼由中格央处惨理器衬（银CP巡U撕）、即存储短器（逐RO卧M原－厕RA医M春）、惹输入源/胜输出道口（农I/楼O翅）等坑组成备。它补能根抗据需虹要，互用内睛存的委程序俘和数输据对街各种东传感秘器送拉来的司信号华进行霞比较漆、运东算和振修正免，并锈将处童理结杏果以穷指令党的形呈式送绸至输蛋出电槽路。辈驱动活相关局元件过，完墙成控禁制功荷能。跟图胆13狂、图叹14捉为德络国宝嫁马汽炸车所芹采用馆的质Mo微tr茄on位ic虹M讨1.锯3眼系统捷电子核控制春单元漆的内丙部原吉理图运。台图劫13筹BM狱W尺Mo墙tr虹on疾ic灭M高1.资3梳图衫1竹4更BM包W书Mo殊tr芒on口ic福浮M1犹.3迷在疫BM户W司Mo顾tr略on坐ic汁M1素.培3蚀系统庭中，燥其核早心器漆件漏是壳SI得ME犹N朵S扎公司磨的经SA滔B徐80捉C5柿1佣5宰，挥SA惊B该80异C5沫1扑5钳是蔬一最8以位单耕片机登，有执关详坦细情猴况请穿参阅忽第三钟章的秋第二列节。坦只读马存储渣器泻S7馅0傻1畏作践为财SA歉B8判0C锣51哄5禾（丧S7缝0芹0吴）的罢扩展缘程序从存储恒器，秃构房成辱16丈K劫RO补M睛，同惨样东S7永0双3障作为帐扩展拣数柏据存坐储器知，以茶此来慕弥补谣微处蚀理器膨本身惕程序攀存储结器和锤数据未存储辟器空桑间不怪足，嗽这样谅做的久好处捏是程杰序可宋以根桑据需处要进或行调狐整，竞避免趁工厂慕掩膜中后照RO瓦M慰内容炎无法筒更改塞的状烫况。拢只读蔬存储黎器妹（奸RO瞧M限）谊S7舌0仆1间数据秆线钱DO片~D泼7露直接状与微址处理横器界S7遭0织0载的盟P局0塞口连辉接助，数谱据线孝以上两拉连株接产到条5杰V储电源布。同保时划P猴0产口还驼直接血连接雕到数既据存什储扫器隔S7末0践3默的得DO茄~炕D娇7润、博S7日0稳2述的税BU钳S汇口。姥S7截0殃1匀的高脸位地敢址杠线林A8累~A脚1踢4剑直接业同挂S7系0饭0销的裤P强2堪口连龄接，族而核低绒8痛位地型址寇线裤A0开~A用7北并没不有直祥接连练接械到他S7母0凉0绞上，菊而是产连接冷到纵S7傅0鲜2盛的阵P陶3挥口。嗓在这借里雁，绳S7赖0弯2吵的这丈种接株法用菊以实快现地某址锁泼存秘器的乡功能穿，解舅决寿了卵P出0斜地舌址居/狼数据铁复用胶的问肿题霞。夏S7光0疤0象输出妈的地告址信准号孕低倡8摔位经暖过眯S7销0傅2狂锁存末，尽高尾7程位直袍接输诊出泪到布S7抗0锻1暗，同堂样，弯对于凑数据泡存储通器率（坟RA斗M循）搞S7屠0贱3惭也是志一样辛。盾8衡根数剩据线活每次奋可守慨成一奸个字油节数鼠据的胞传输交，胜1梅5绑根地蔬址线好，可案实衫现各2燕­­际1婆5寨＝努32津76肚8破字节桑即吵32吊K提（挤32浊76户8/签10耻2背＝络32常）的另程序暑存储绳空间串寻址搏。实罚际采逆用冈的着RO虫M屈芯片孩存储栗容量鹿的大粥小依臭据程胁序的架多少床而定印，对仓于数锻据存警储爷器灰S7岩0诸3内来讲猛，译A0印~A徐1抄2山计璃1牌3舞根地灰址线便，可格实皱现担21亭3剥＝衫81闷9协2尼字节栽即逼8并K陷数据他存储散空间唯寻址壤。乘S探C肤作为非片选本信号价，当尚些线秃为低傅电平遍时渡，偷S7疏0怪1泡被捉选中克，佳O睬E隐作为弊读、峰写允摊许控帝制线圈，低庸电平阳时有央效。诸S7役0食3参的用暮法与团之类时似疲。接O不E行、得W估R横用来捷决瞧定愉RA享M臂芯片枝处在当读或骄写的天状态沉，二纪者均冰为低非电平突有效席，以C僚S佩为芯增片选肤中信顿号，于低电度平时馒有效波，哗S7艺0何1监与愁S7烫0竟3县的片箭选信便号均寸出舞自寄S5界5富0作BO伸SC余H扎30鸣10招6颂专用坐芯片煌，灶S5摧5脾0柱在完泉成片摘选信刘号输燥出的斑同时吊，已战经对色芯片炉的地御址进怀行了奉译码素。带S8方0妙0球、食S8孔0扰1贯作为肺开关膜（数轧字）吵信号响输入畜缓冲爆电路葬。与施发动跨机运智行状锁态相型关的罗开关说（数梁字）盼信号鸽输入鹿到沸EC贝U歉中，努包括辱空调摧请求幼信号按、停蚊车足/属空档师信号穴、节核气门逮全闭铺信号泡、压浩缩机委运转牲信号锻、点解火提扇前角深信号乡等。播经默S8构00煌、润S8除0养1烧缓冲血后送践入讲S7军0构2够可编俱程并餐行口振扩展躲芯片挺，岔CP粮U敢经数植据总期线读佣取外买部相尾关开躁关量侄的状滥态，远了解芽发动亚机的阅运行担条件洁，包仔括负卫荷、矩工况黄等及发时对牛点火禁和喷物油进洪行调扑整，租以保震证发垂动机酬的运猴转处闪于最腿佳状歇态。间发动尤机冷作却液杯温度裤传感郑器、桥进气兼温度挖传游感器畅、空坚气流维量传织感器矛这几凳个发扔动机爷动转非的关笛键性南模拟饶信号吃，经崇阻容仰元件茧缓冲兽后，扮直接誓送重入赵CP敞U扮的难8防路复晃用模昼拟质/饺数字宰信号衰输入帽口，贼在临CP拆U役内部识直接葱完拔成赵A/蒙D福转换满，将塔模拟守量转咱换为胳数字稍量后银参与明运算示、处抛理。排S6戚0昼0吗作爸为瑞BO逝SC致H矿的专银用芯捉片，践内部喂零件尼号岗为潜30膝01萄5他，在黄一个割芯片爆的内佳部同殃时完讽成几铁个功脊能，去第一惨、法完成献发动买机转优速的言运算束处理梳、处残理后近一方坦面搞送谅CP捎U晒，另亭外袄经海1五7保脚输禾出，扇送入层仪表果，用饶以显淘示发列机的遭转速店；第卫二、怕完成辆氧传啄感器呆信号会接口谱功能苏，氧丝传感茧器作蛮为一铅个特事殊元饿件，佛其输乏出晓贿以大帮义的篮变化摔反映搭出比咳的大钱小，纲为使奔其正纽常工酸作，转需要他专用顶电路造接口汁，谦而牛30包01炮5钓内部厘集成穴有这诵种功贸能。跳同寄时忧S6显0华0定（论30灭01迷5隐）还道完成奋串行理数据却转换肤任务怠，用我来同文外部缎设备谜（扫四描仪顿）进概行连粘接，盏读科取枪EC乳U听中储村存的斗故障丙码，防测量棋车辆汁运行磨中主奉要元屑件的榴数据爪流报，惠MC香U竹的串幻行接吸口无胶法同咏诊断星设备地直接括相连修接，层必须拿要进绿行转凝，馆把恩MC曲U归的串要行通诚信信蒸号转乡换成摔为汽痰车通种信的纵标准根格式蒙。俯S3披0穴0偶作辽为荐EC乎U苗内部裳数字许电路名电源野供应社电路步，输塌出两闪路遣5烈V逮直流诚电压榆，在尽保证览输出戚稳压慈电压快的同拆时，获具有灰软起专动功白级照，坛RE括S苍为控姐制端燃。拐S2拥2蓬0要（掉LM斤29料0荷3椅）为草一双怀比较席器，言与外率围阻务容元变件一糕起构恰成上威电复留位及窑电源劫异常停复位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