汽车单片机及局域网技术(第2版)学习任务2[46页]
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1.典型自动控制系统组成
典型自动控制系统一般都是由参考输入元件、比较元件、控制元件、 执行元件、被控对象以及反馈元件六个基本单元组成。
（1）参考输入是系统的参考输入元件产生的输入信号。 主反馈是被控量通过反馈元件产生的信号，它是被控量的函数。
（2）比较元件是将参考输入与主反馈进行比较产生的差值,该差值是 系统的作用信号，也称为作用误差。所以比较元件也称作用误差检测器。
理想化系统能从参考输入直接产生理想输出的系统。 理想输出也称希望的响应值，它是理想化系统所产生的理想响应。 系统误差是希望的响应值(理想输出)与被控量之差。
一、知识准备 （一）汽车电子控制基础
ECU的基本组成简单地说，ECU由微机和外围电路组成。而微机就 是在一块芯片上集成了微处理器（CPU），存储器和输入／输出接口的 单元。ECU的主要部分是微机，而核心部件是CPU。输入电路接受传感 器和其它装置输入的信号，对信号进行过滤处理和放大，然后转换成一 定伏特的输入电平。从传感器送到ECU输入电路的信号既有模拟信号也 有数字信号，输入电路中的模／数转换器可以将模拟信号转换为数字信 号，然后传递给微机。微机将上述已经预处理过的信号进行运算处理， 并将处理数据送至输出电路。输出电路将数字信息的功率放大，有些还 要还原为模拟信号，使其驱动被控的调节伺服元件工作。，例如继电器 和开关等。因此，ECU实际上是一个“电子控制单元”（Electronic Control Unit），它是由输入处理电路、微处理器（单片机）、输出处 理电路、系统通信电路及电源电路组成，的结构如图2-1所示。
学习任务二 汽车单片机局域网基础
工作情境描述
一位大众迈腾轿车车主说自己汽车仪表上的ABS、ESP故障指示灯点亮。 维修技师用诊断仪读取到有的ABS控制单元故障码，经过进一步排查，确诊 ABS控制单元损坏，使得仪表上出现故障灯常亮的现象。由此可见ABS控制单 元和仪表单元之间存在连接关系，那么ABS控制单元的故障就能由仪表显示出 来。本章任务就是认识汽车上单片机局域网。
一、知识准备 （一）汽车电子控制基础
在输入处理电路中，ECU的输入信号主要有三种形式，模拟信号、 数字信号(包括开关信号)、脉冲信号。模拟信号通过A/D转换为数字信号 提供给微处理器。控制系统要求模数信号转换具有较高的分辨率和精度 (>10位)。为了保证测控系统的实时性，采样间隔一般要求小于4ms。数 字信号需要通过电平转换，得到计算机接受的信号。对超过电源电压、 电压在正负之间变化、带有较高的振荡或噪声、带有波动电压等输入信 号，输入电路也对其进行转换处理。 而微处理器首先完成传感器信号的 A/D转换、周期脉冲信号测量和其它有关汽车行驶状态信号的输入处理， 然后计算并控制所需的输出值，按要求适时地向执行机构发送控制信号。 过去微处理器多数是8位和l 6位的，也有少数采用32位的。现在多用16 位和32位机。 在输出电路中，微处理器输出的信号往往用作控制电磁阀、 指示灯、步进电机等执行件。
一、知识准备 （一）汽车电子控制基础
图2-1 电子控制单元组成
一、知识准备 （一）汽车电子控制基础
详细的来说，ECU一般由CPU，扩展内存，扩展IO口，CAN/LIN总 线收发控制器，A/D D/A转换口（有时集成在CPU中），PWM脉宽调 制，PID控制，电压控制，看门狗，散热片，和其他一些电子元器件组成， 特定功能的ECU还带有诸如红外线收发器、传感器、DSP数字信号处理 器，脉冲发生器，脉冲分配器，电机驱动单元，放大单元，强弱电隔离 等元器件。整块电路板设计安装与一个铝质盒内，通过卡扣或者螺钉方 便安装于车身钣金上。ECU一般采用通用且功能集成，开发容易的CPU； 软件一般用C语言来编写，并且提供了丰富的驱动程序库和函数库，有编 程器，仿真器，仿真软件，还有用于calibration的软件。下面的图2-2是 使用较普遍的一种结构类型。
（4）控制元件的输出作用到执行元件，执行元件再直接作用于被控 对象，使被控对象随参考输入而变化。
（5）被控对象是系统被控制的设备或过程，它能完成特定的动作或 生产任务。
被控量是反馈系统被控制的物理量。 （6）反馈元件将被控量转换成主反馈量的装置，它可以对被控量进 行测量并转换成能于参考输入进行比较的量值，以反馈元件也称测量元 件。
偏差是参考输入与主反馈之差。 （3） 控制元件也称校正元件或控制器、调节器。由于作用误差往往 十分微弱，一般需要放大，并将它转换成适于执行机构工作的信号；另 外由于对系统性能的要求，须对作用误差信号进行运算处理。在一般的 控制系统中，控制器常采用 PID 控制器。
一、知识准备 （一）汽车电子控制基础
一、知识准备 （一）汽车电子控制基础
图2-2 ECU结构图
一、知识准备 （一）汽车电子控制基础
2.ECU的基本机构体系
ECU的基本机构体系 汽车电子控制系统：包括硬件和软件两部分， 硬件有电子控制单元（Electronic Control Unite）及其接口、传感器、 执行机构、显示机构等；软件存储在ECU中支配电子控制系统完成实时 测控功能。汽车上的大部分电子控制系统中的ECU电路结构大同小异， 其控制功能的变化主要依赖于软件及输入、输出模块的功能变化，随控 制系统所要完成的任务不同而不同， 而ECU的基本结构体系包括输入处 理电路、微处理器、输出处理电路、电源电路。
学习目标
通过本任务学习，应能： 1.正确描述迈腾轿车各个系统中控制单元之间的连接关系； 2.正确描述汽车单片机局域网基本概念； 3.正确叙述汽车网络参考模型各层功能
学习时间
8学时
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
学习引导
1 知识准备 2 任务实施 3 学习评价 4 拓展学习
一、知识准备 （一）汽车电子控制基础
所谓自动控制就是应用控制装置自动地、有目的地控制操纵机器设 备或过程，使之具有一定的状态和性能。
高等职业教育汽车运用与维修技术专业规划教材
汽车单片机及局域网技术
（第2版）
方文 主 编 李虎 主 审
2020/5/4
2020/5/4
学习任务1 学习任务2 学习任务3 学习任务4 学习任务5 学习任务6 学习任务7 学习任务8
汽车单片机的认识 汽车单片机局域网基础 汽车局域网中的总线 车载网络系统通信 动力CAN总线控制系统的维修 舒适CAN总线控制系统的维修 LIN总线控制系统的维修 MOST总线控制系统的维修
典型自动控制系统一般都是由参考输入元件、比较元件、控制元件、 执行元件、被控对象以及反馈元件六个基本单元组成。
（1）参考输入是系统的参考输入元件产生的输入信号。 主反馈是被控量通过反馈元件产生的信号，它是被控量的函数。
（2）比较元件是将参考输入与主反馈进行比较产生的差值,该差值是 系统的作用信号，也称为作用误差。所以比较元件也称作用误差检测器。
理想化系统能从参考输入直接产生理想输出的系统。 理想输出也称希望的响应值，它是理想化系统所产生的理想响应。 系统误差是希望的响应值(理想输出)与被控量之差。
一、知识准备 （一）汽车电子控制基础
ECU的基本组成简单地说，ECU由微机和外围电路组成。而微机就 是在一块芯片上集成了微处理器（CPU），存储器和输入／输出接口的 单元。ECU的主要部分是微机，而核心部件是CPU。输入电路接受传感 器和其它装置输入的信号，对信号进行过滤处理和放大，然后转换成一 定伏特的输入电平。从传感器送到ECU输入电路的信号既有模拟信号也 有数字信号，输入电路中的模／数转换器可以将模拟信号转换为数字信 号，然后传递给微机。微机将上述已经预处理过的信号进行运算处理， 并将处理数据送至输出电路。输出电路将数字信息的功率放大，有些还 要还原为模拟信号，使其驱动被控的调节伺服元件工作。，例如继电器 和开关等。因此，ECU实际上是一个“电子控制单元”（Electronic Control Unit），它是由输入处理电路、微处理器（单片机）、输出处 理电路、系统通信电路及电源电路组成，的结构如图2-1所示。
学习任务二 汽车单片机局域网基础
工作情境描述
一位大众迈腾轿车车主说自己汽车仪表上的ABS、ESP故障指示灯点亮。 维修技师用诊断仪读取到有的ABS控制单元故障码，经过进一步排查，确诊 ABS控制单元损坏，使得仪表上出现故障灯常亮的现象。由此可见ABS控制单 元和仪表单元之间存在连接关系，那么ABS控制单元的故障就能由仪表显示出 来。本章任务就是认识汽车上单片机局域网。
一、知识准备 （一）汽车电子控制基础
在输入处理电路中，ECU的输入信号主要有三种形式，模拟信号、 数字信号(包括开关信号)、脉冲信号。模拟信号通过A/D转换为数字信号 提供给微处理器。控制系统要求模数信号转换具有较高的分辨率和精度 (>10位)。为了保证测控系统的实时性，采样间隔一般要求小于4ms。数 字信号需要通过电平转换，得到计算机接受的信号。对超过电源电压、 电压在正负之间变化、带有较高的振荡或噪声、带有波动电压等输入信 号，输入电路也对其进行转换处理。 而微处理器首先完成传感器信号的 A/D转换、周期脉冲信号测量和其它有关汽车行驶状态信号的输入处理， 然后计算并控制所需的输出值，按要求适时地向执行机构发送控制信号。 过去微处理器多数是8位和l 6位的，也有少数采用32位的。现在多用16 位和32位机。 在输出电路中，微处理器输出的信号往往用作控制电磁阀、 指示灯、步进电机等执行件。
一、知识准备 （一）汽车电子控制基础
图2-1 电子控制单元组成
一、知识准备 （一）汽车电子控制基础
详细的来说，ECU一般由CPU，扩展内存，扩展IO口，CAN/LIN总 线收发控制器，A/D D/A转换口（有时集成在CPU中），PWM脉宽调 制，PID控制，电压控制，看门狗，散热片，和其他一些电子元器件组成， 特定功能的ECU还带有诸如红外线收发器、传感器、DSP数字信号处理 器，脉冲发生器，脉冲分配器，电机驱动单元，放大单元，强弱电隔离 等元器件。整块电路板设计安装与一个铝质盒内，通过卡扣或者螺钉方 便安装于车身钣金上。ECU一般采用通用且功能集成，开发容易的CPU； 软件一般用C语言来编写，并且提供了丰富的驱动程序库和函数库，有编 程器，仿真器，仿真软件，还有用于calibration的软件。下面的图2-2是 使用较普遍的一种结构类型。
（4）控制元件的输出作用到执行元件，执行元件再直接作用于被控 对象，使被控对象随参考输入而变化。
（5）被控对象是系统被控制的设备或过程，它能完成特定的动作或 生产任务。
被控量是反馈系统被控制的物理量。 （6）反馈元件将被控量转换成主反馈量的装置，它可以对被控量进 行测量并转换成能于参考输入进行比较的量值，以反馈元件也称测量元 件。
偏差是参考输入与主反馈之差。 （3） 控制元件也称校正元件或控制器、调节器。由于作用误差往往 十分微弱，一般需要放大，并将它转换成适于执行机构工作的信号；另 外由于对系统性能的要求，须对作用误差信号进行运算处理。在一般的 控制系统中，控制器常采用 PID 控制器。
一、知识准备 （一）汽车电子控制基础
一、知识准备 （一）汽车电子控制基础
图2-2 ECU结构图
一、知识准备 （一）汽车电子控制基础
2.ECU的基本机构体系
ECU的基本机构体系 汽车电子控制系统：包括硬件和软件两部分， 硬件有电子控制单元（Electronic Control Unite）及其接口、传感器、 执行机构、显示机构等；软件存储在ECU中支配电子控制系统完成实时 测控功能。汽车上的大部分电子控制系统中的ECU电路结构大同小异， 其控制功能的变化主要依赖于软件及输入、输出模块的功能变化，随控 制系统所要完成的任务不同而不同， 而ECU的基本结构体系包括输入处 理电路、微处理器、输出处理电路、电源电路。
学习目标
通过本任务学习，应能： 1.正确描述迈腾轿车各个系统中控制单元之间的连接关系； 2.正确描述汽车单片机局域网基本概念； 3.正确叙述汽车网络参考模型各层功能
学习时间
8学时
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
学习引导
1 知识准备 2 任务实施 3 学习评价 4 拓展学习
一、知识准备 （一）汽车电子控制基础
所谓自动控制就是应用控制装置自动地、有目的地控制操纵机器设 备或过程，使之具有一定的状态和性能。
高等职业教育汽车运用与维修技术专业规划教材
汽车单片机及局域网技术
（第2版）
方文 主 编 李虎 主 审
2020/5/4
2020/5/4
学习任务1 学习任务2 学习任务3 学习任务4 学习任务5 学习任务6 学习任务7 学习任务8
汽车单片机的认识 汽车单片机局域网基础 汽车局域网中的总线 车载网络系统通信 动力CAN总线控制系统的维修 舒适CAN总线控制系统的维修 LIN总线控制系统的维修 MOST总线控制系统的维修