汽車電腦的基本結構和工作原理

汽車控制系統中使用的計算機通常是微型計算機。基于大規模集成電路的發展，計算機的控制器和運算器通常集成在一個芯片上，這個芯片叫做微處理器(CPU)。另外，輸入輸出接口電路通常稱為輸入輸出接口電路(簡稱i/o接口電路)，它和存儲器一樣，目前都可以用大規模集成電路來實現。

以微處理器為核心，配有存儲器、i/o接口電路和外部設備，由系統總線(地址總線、數據總線和控制總線)組成的汽車計算機簡稱汽車微型計算機。

汽車結構框圖

計算機的基本結構

(1)微處理器(中央處理器，CPU)

微處理器是運算器和控制器的總稱，是汽車計算機的控制和指揮中樞。它對汽車傳感器輸入的各種信息進行處理、計算和判斷，然后輸出指令控制執行器的動作。例如，在汽車發動機的空燃比控制系統中，微處理器接收氣體傳感器輸出的信息，然后進行分析計算，根據所需的噴油量ft調整噴油持續時間，并對供油量進行修正，使空燃比在微處理器的監督下達到最佳值，從而提高功率，降低油耗。

(2)記憶

存儲器是存儲數據和程序的部件，在汽車電腦中起記憶作用。

記憶由許多存儲單元組成。對于8位存儲器，每個單元存儲由8位二進制數表示的信息——，就像汽車計算機一樣。八位二進制數表示汽車或發動機中某一裝置在某一工況下的工作狀態，如點火時間、噴油量、變速器檔位等。以及一個最大值為11 11 11 11的八位二進制數，相當于十進制數的255，也就是為了讓微處理器找到需要的信息，存儲器中的每個存儲單元都有一個數，這個數叫做地址，地址也是用二進制數來表示的。

內存可以分為兩種，一種是隨機存取存儲器(RAM)，一種是只讀存儲器(ROM)。

隨機存取存儲器

RAM是隨機存取存儲器的縮寫，意思是隨機存取存儲器既可以向其寫入信息，也可以從中讀取信息，所以也叫讀寫存儲器。

RAM主要用于存儲汽車計算機運行過程中的變量數據，如汽車計算機的輸入輸出數據和計算過程中產生的中間數據。可以根據需要隨時調用或用新數據替換(重寫)它。RAM在汽車電腦中起到臨時存儲信息的作用。當電源切斷時，存儲在RAM中的所有數據將完全消失。汽車運行時，RAM中存儲的一些數據，如故障碼、空燃比學習修正值等。可長時間保存，防止點火開關關閉時斷電造成數據丟失。一般來說，這些ram是通過專門的電源備用電路直接連接到電池上的，因此它們不受點火開關的控制。當然，當專用電源的待機電路被切斷或電池上的電源線。

只讀存儲器

ROM是只讀存儲器的縮寫，意思是只讀存儲器。也就是說，這個存儲器中存儲的信息不能隨意更改，只能在工作時讀取，不能寫入ROM。特點是信息存儲后永遠不會消失。所以經常用來存儲程序和一些重要的數據，所以根據寫入ROM的方法不同也叫程序存儲器。ROM可分為四種：掩模ROM、可編程ROM (PROM)、紫外可擦可編程ROM(EPROM)和電可擦可編程ROM(EEPROM)。

(3)輸入/輸出接口

輸出設備(也稱外部設備)是汽車微型計算機通過接口電路與微處理器相連的常用外部設備。傳感器、發光二極管顯示器(led)、真空陰極熒光顯示器(VFD)、液晶顯示器(LCD)、A/D和D/A轉換器、致動器等。)由于其復雜性和多樣性，它通常不直接連接到微處理器。因此接口電路必須用于隔離、轉換或鎖存，所以接口電路是保證外設與微處理器之間信息和數據正常傳輸的電路，起著數據緩沖、電平匹配、時序匹配等多種功能。

(4)公共汽車

計算機的上述三個主要部件，微處理器、存儲器和I/O接口電路，通過系統總線連接。

根據傳輸信號的不同，系統可以分為三種類型：數據總線、地址總線和控制總線。

總線：

通常，八條雙向總線用于微處理器和外部設備之間的數據傳輸。

地址：

一般有十六條單向總線，微處理器通過地址總線輸出地址，選擇某個存儲單元或某個I/O接口。

控制總線：

微處理器發送或接收的控制信息和狀態信息的傳輸用“讀”或“寫”來表示，即數據傳輸到微處理器，“寫”即數據由微處理器輸出，通過它微處理器可以隨時了解各設備的狀態，并根據需要隨時向相關設備發送控制命令。

大眾捷達（查成交價|參配|優惠政策）發動機電腦內部結構如圖。

計算機是如何工作的。

當發動機啟動后，汽車微機進入工作狀態，一些程序從ROM中取出，進入微處理器。這些程序可以由微處理器控制，如控制點火時間、控制噴油、控制怠速等。在程序逐一執行的過程中，所需的汽車信息來自各個傳感器。來自傳感器的信號首先進入輸入接口以處理其信號。如果是數字信號，直接通過輸入接口進入微處理器；如果是模擬信號，必須通過A/D轉換轉換成數字信號，才能通過輸入接口進入計算機。大部分信息暫時存儲在RAM中，然后根據指令從RAM發送到微處理器。下一步是將存儲在ROM(或PROM)中的參考數據導入微處理器，依次對來自傳感器的每個信號進行采樣，并與參考數據進行比較。在比較這些數據之后，微處理器做出決定并發出輸出指令信號。必要的信號由d處理，如果是噴油器驅動信號，控制噴油正時和脈寬，完成噴油控制功能。

汽車工作時，微機的運行速度相當快，比如點火正時，每秒鐘可以校正幾百次，所以它的控制精度相當高。

計算機的工作原理如圖所示。