车辆电子控制系统_控制器

1、收 集 信 息收 集 信 息的传感器的传感器 信息处理器信息处理器(ECU)控 制 部 件控 制 部 件的执行器的执行器输入输入输出输出 功能结构功能结构（4）系统操作正常监视模块：系统操作正常监视模块：a.a.系统操作正常监视模块系统操作正常监视模块（COP）又称看门又称看门狗电路，其功能是在微控制器工作不正常狗电路，其功能是在微控制器工作不正常时，产生一个复位信号。时，产生一个复位信号。b.该模块有一个计数器，该模块有一个计数器，COP允许后，软件允许后，软件必须周期性向必须周期性向COP控制寄存器写入任意值，控制寄存器写入任意值，以清除以清除COP计数器。若系统由于某种原因计数器。若系统

2、由于某种原因使软件工作不正常时，使软件工作不正常时，COP计数器就得不计数器就得不到清零。到清零。c.c.当当COP计数器溢出时便产生复位信号，计数器溢出时便产生复位信号，以防止程序进入不可预料的操作。以防止程序进入不可预料的操作。功能结构功能结构（5）低电压禁止模块：低电压禁止模块：低电压禁止模块低电压禁止模块（LVI）的作用是检测的作用是检测加在系统电源引脚的供电电压。当其低加在系统电源引脚的供电电压。当其低于某个预定电压值时，认为发生系统电于某个预定电压值时，认为发生系统电源故障，产生中断信号并强制系统复位。源故障，产生中断信号并强制系统复位。（6）存储器模块存储器模块：包括数据存储器和

3、程序存储器。包括数据存储器和程序存储器。功能结构功能结构（7）输入输出输入输出I/O口：口：包括并行包括并行I/O口口、串行通信口、串行通信口、A/D输入转输入转换器等。换器等。（8）定时器：定时器：用于定时操作及与定时器有关的用于定时操作及与定时器有关的I/O操作。操作。具有定时器溢出、输入捕捉、输出比较和具有定时器溢出、输入捕捉、输出比较和脉宽调制功能。脉宽调制功能。功能结构功能结构lMC68376结构图功能结构功能结构lMC68376管脚图v 存储器是微控制器的重要组成部分。由于存储器是微控制器的重要组成部分。由于存储器存放了需要处理的数据和程序，使存储器存放了需要处理的数据和程序，使单

4、片机能脱离人的直接干预而自动工作。单片机能脱离人的直接干预而自动工作。v 半导体存储器的特点：集成度高、速半导体存储器的特点：集成度高、速度快、体积小、功耗低、价格便宜、使度快、体积小、功耗低、价格便宜、使用方便等。用方便等。v 评价半导体存储器的主要指标有两个：评价半导体存储器的主要指标有两个：容量和存取速度。容量和存取速度。a.存储器概述存储器概述5. 存储器：存储器：a)内存储器：内存储器：b.存储器分类存储器分类a.概念：概念：由半导体集成电路芯片所组成，由半导体集成电路芯片所组成，用来存放当前运行所需要的程序与数据。用来存放当前运行所需要的程序与数据。b.特点：特点：内存工作速度快，

5、可以直接与内存工作速度快，可以直接与CPU交换数据、参与运算。但内存的容交换数据、参与运算。但内存的容量有限，通常为几十到几百兆字节量有限，通常为几十到几百兆字节(MB)。b)外存储器：外存储器：只介绍内存储器只介绍内存储器 容量很大，但工作速度低，不能直接参容量很大，但工作速度低，不能直接参与计算机的运算。如磁带、磁盘等。与计算机的运算。如磁带、磁盘等。c.内存储器内存储器 分为随机存取存储器分为随机存取存储器RAM(Random Access Memory)；只读存储器只读存储器ROM(Read Only Memory)。a)随机存取存储器随机存取存储器RAM特点：又称读写存储器，它的数据

6、读取、特点：又称读写存储器，它的数据读取、存入时间都很短，计算机运行时，既可存入时间都很短，计算机运行时，既可以从以从RAM中读数据，又可以将数据写入中读数据，又可以将数据写入RAM。但掉电后但掉电后RAM中存放的信息将丢失。中存放的信息将丢失。应用：应用：RAM适宜存放原始数据、中间适宜存放原始数据、中间结果及最后的运算结果，如正在调试结果及最后的运算结果，如正在调试修改的用户程序或由外存储器读入的修改的用户程序或由外存储器读入的程序，也可用作堆栈。因此又被称作程序，也可用作堆栈。因此又被称作数据存储器。数据存储器。存储器的结构：存储器的结构：存储器结构框图存储器结构框图 包括存储体、地包括

7、存储体、地址寄存器、地址址寄存器、地址译码器、存储器译码器、存储器输入输出控制电输入输出控制电路等部分。路等部分。存储体：用触发器存储信息，只要不存储体：用触发器存储信息，只要不断电，信息就不会丢失。断电，信息就不会丢失。基本存储电路基本存储电路（1位存储电路位存储电路）：）：组成组成存储器的最小单位或存储器的最小单位或“细胞细胞”，可存，可存储储1位二进制信息位二进制信息“0”或或“1”。 存储体由大量存储体由大量的的1位存储电路位存储电路组成。如果存储组成。如果存储器芯片的容量为器芯片的容量为4KB字节，则由字节，则由4096 x 8个个1位存储位存储电路构成存储体。电路构成存储体。这些存

8、储电路构这些存储电路构成一个存储矩阵。成一个存储矩阵。存储矩阵 地址译码器：可将地址线上的二进制信息地址译码器：可将地址线上的二进制信息转换成地址选择线上的高（低）电平信号，转换成地址选择线上的高（低）电平信号，从而选中存储体中相应的基本存储电路。从而选中存储体中相应的基本存储电路。二四译码器电路二四译码器电路图 二到四的地址译码器A0A100011011片选信号片选信号CS（Chip Select）：当整个存储当整个存储器由多个芯片组成时，要根据地址分器由多个芯片组成时，要根据地址分配给出不同的片选信号送到存储器芯配给出不同的片选信号送到存储器芯片的片的CS端上，以区分不同的芯片。只端上，以

9、区分不同的芯片。只有当片选信号有效时，该芯片才能工有当片选信号有效时，该芯片才能工作，即对该芯片中的基本存储电路进作，即对该芯片中的基本存储电路进行读或写操作。行读或写操作。存储器输入存储器输入/输出控制电路与驱动电路：输出控制电路与驱动电路： 处在数据总线或地址选择线与被选中的处在数据总线或地址选择线与被选中的存储电路之间，可控制读或写操作，也存储电路之间，可控制读或写操作，也可对信号起放大或可对信号起放大或 提高输出信号的驱动提高输出信号的驱动能力。能力。输入输入/ /输出控制电路输出控制电路工作原理：工作原理：q控制电路采用三态缓冲器结构，使存储控制电路采用三态缓冲器结构，使存储器芯片可

10、以直接挂在总线上。器芯片可以直接挂在总线上。q地址选择时，首先要选中芯片。然后再地址选择时，首先要选中芯片。然后再选中芯片中的单元，故三态门电路要受选中芯片中的单元，故三态门电路要受片选信号片选信号CS控制。控制。q三态门还受读写信号三态门还受读写信号WE控制，以决定控制，以决定双向三态门传送数据的方向。双向三态门传送数据的方向。特点：只读存储器特点：只读存储器ROM读出一个数据读出一个数据的时间为数百纳秒；有时也可改写，的时间为数百纳秒；有时也可改写，但写入一个数据的时间长达数十毫秒，但写入一个数据的时间长达数十毫秒，因此在计算机运行时只能执行读操作。因此在计算机运行时只能执行读操作。掉电后

11、掉电后ROM中存放的数据不会丢失。中存放的数据不会丢失。b) 只读存储器只读存储器ROM应用：应用：ROM适宜存放程序、常数、表适宜存放程序、常数、表格等，因此又称为程序存储器。格等，因此又称为程序存储器。分类：掩膜分类：掩膜ROM、可编程只读存储器可编程只读存储器PROM、可擦除可编程只读存储器可擦除可编程只读存储器EPROM、电擦除电擦除可编程只读存储器可编程只读存储器EEPROM、FLASH等。等。 掩膜掩膜ROM：在半导体工厂生产时，已在半导体工厂生产时，已经用掩膜技术将程序做入芯片，用户经用掩膜技术将程序做入芯片，用户只能读出内容而不能改写只能读出内容而不能改写。掩膜掩膜ROM只能应

12、用于有固定程序且批量只能应用于有固定程序且批量很大的产品中。它一般用来固化通用很大的产品中。它一般用来固化通用性的系统软件，不适用于存储开发中性的系统软件，不适用于存储开发中的软件和用户程序。的软件和用户程序。 可编程只读存储器可编程只读存储器PROM：用户可将程序用户可将程序写入写入PROM，但程序一经写入就不能改写但程序一经写入就不能改写。 可编程只读存储器可编程只读存储器ROM一般用来固化一般用来固化不再修改的用户程序。不再修改的用户程序。 可擦除可编程只读存储器可擦除可编程只读存储器EPROM 用户可将程序写入用户可将程序写入EPROM芯片。如果要改芯片。如果要改写程序，先用紫外灯照射

13、芯片，擦去原先写程序，先用紫外灯照射芯片，擦去原先的程序，然后写入新程序。的程序，然后写入新程序。 写入的速度很慢，且要用到高压，所以写入的速度很慢，且要用到高压，所以必须用特定的必须用特定的EPROM编程器写入信息编程器写入信息。在运行时只能执行读操作。即因为其在运行时只能执行读操作。即因为其改写时速度很慢，不可能与微处理器改写时速度很慢，不可能与微处理器的速度同步，因此仍作为只读存储器。的速度同步，因此仍作为只读存储器。EPROM结构简单，集成度高结构简单，集成度高。 电擦除可编程只读存储器电擦除可编程只读存储器EEPROM：由于由于采用电擦除方式，而且擦除、写入、读出的采用电擦除方式，而

14、且擦除、写入、读出的电源都用电源都用+5V，故能在应用系统中在线改写。故能在应用系统中在线改写。既有既有RAM在连机操作中可读可改写的特在连机操作中可读可改写的特性，又具有非易失性存储器性，又具有非易失性存储器ROM在掉在掉电后仍然能保持所存储数据的优点。电后仍然能保持所存储数据的优点。写入的数据在常温下至少可以保存十年，写入的数据在常温下至少可以保存十年，一般其擦除一般其擦除写入周期寿命为写入周期寿命为1万次。万次。FLASH（ 闪速存储器闪速存储器）从原理上看，从原理上看，Flash Memory属属ROM型存储型存储器。但是它又可以随时改写信息；从功器。但是它又可以随时改写信息；从功能上

15、看，它又相当于能上看，它又相当于RAM。不需要存储电容器，故其集成度更高。不需要存储电容器，故其集成度更高。既具有既具有RAM读写的灵活性和较快的访问读写的灵活性和较快的访问速度。又具有速度。又具有ROM在断电后不丢失信息在断电后不丢失信息的特点。的特点。易失性存储器：易失性存储器： 指断电会丢失信息的存储器，但可以指断电会丢失信息的存储器，但可以现场快速修改信息，所以易失性存储现场快速修改信息，所以易失性存储器是可读写存储器。器是可读写存储器。一般都作为数据存储器使用。用来存一般都作为数据存储器使用。用来存放现场输入的数据或者可以用于更改放现场输入的数据或者可以用于更改的运行程序和数据。的运

16、行程序和数据。c) 总结总结非易失性存储器：非易失性存储器： 非易失性存储器有可紫外线擦除可编非易失性存储器有可紫外线擦除可编程只读存储器程只读存储器EPROM、一次性编程只一次性编程只读存储器读存储器OTP ROM、可用电擦除可编程可用电擦除可编程只读存储器只读存储器EEPROM、可快速用电擦除可快速用电擦除可现场编程的快擦写存储器可现场编程的快擦写存储器FLASH PEROM。d)存储器的地址寻址存储器的地址寻址存储器的地址寻址存储器的地址寻址: CPU在和存储器单在和存储器单元交换信息之前，首先应该准确无误元交换信息之前，首先应该准确无误地找到需要进行操作的那个单元。地找到需要进行操作的

17、那个单元。存储器的寻址需要解决两个方面的问存储器的寻址需要解决两个方面的问题：一是要选择出操作单元所在的存题：一是要选择出操作单元所在的存储器芯片，称之为储器芯片，称之为“片选片选”；二是需；二是需要选择出已选中芯片中的某个特定的要选择出已选中芯片中的某个特定的单元，这称为单元，这称为“字选字选”。e)存储器的寻址方式存储器的寻址方式通常采用的通常采用的“片选片选”方法有两种，即方法有两种，即线选法线选法和和译码法译码法。其中译码法又分为。其中译码法又分为全译码法全译码法和和部分译码法部分译码法两种。两种。线选法线选法 字选：字选：将存储器芯片的全部地址线与将存储器芯片的全部地址线与系统地址总

18、线的低位线一一对应相连，系统地址总线的低位线一一对应相连，便可完成对片内某个存储单元的地址选便可完成对片内某个存储单元的地址选择。择。 片选：片选：将字选后剩余的系统地址总线将字选后剩余的系统地址总线高位中的某一根直接用作某一存储器芯高位中的某一根直接用作某一存储器芯片的片选信号线。片的片选信号线。 线选法示例线选法示例 某存储器由两片存储器芯片组成，其中一某存储器由两片存储器芯片组成，其中一片为片为RAM，容量为容量为1K8，另一片为另一片为EPROM，容量为容量为4K8。试用线选法为其编址，并决试用线选法为其编址，并决定每一芯片的地址范围。定每一芯片的地址范围。系统的地址总线为系统的地址总

19、线为16根，其编号为根，其编号为A0A15。容量为容量为1K8的的RAM芯片的地址线为芯片的地址线为10根，根，其编号为其编号为A0_1 A9_1 。容量为容量为4K8的芯片的地址线为的芯片的地址线为12根，其根，其编号为编号为A0_2A11_2 。字选：字选： A0_1 A9_1与系统地址总线的低与系统地址总线的低10位位A0A9相相连。连。 A0_2A11_2与系统地址总线的低与系统地址总线的低12位位A0A11相连。相连。片选：片选：片选信号由剩余的系统地址总线的片选信号由剩余的系统地址总线的A12A15给出。给出。设设A12用作用作RAM芯片的片选信号线，芯片的片选信号线，A13用作用

20、作EPROM芯片的片选信号线，且芯片的片选信号线，且A121时选中时选中RAM芯片，芯片， A131时选中时选中EPRAM芯片。芯片。线选法连线线示意图RAM芯片占用的地址范围为：芯片占用的地址范围为： 0001 0000 0000 0000 0001 0011 1111 1111，即即1000H13FFHEPROM芯片占用的地址范围为：芯片占用的地址范围为：0010 0000 0000 0000 0010 1111 1111 1111，即，即2000H2FFFH 线选法特点线选法特点优点优点：连线简便易行，不需要外加任何：连线简便易行，不需要外加任何译码逻辑电路，在存储器容量较小的译码逻辑电

21、路，在存储器容量较小的系统设计中常采用此法。系统设计中常采用此法。缺点缺点：地址空间的浪费。：地址空间的浪费。全译码法全译码法字选字选：与线选法一样，将存储器芯片的：与线选法一样，将存储器芯片的全部地址线与系统地址总线的低位线一全部地址线与系统地址总线的低位线一一对应。一对应。片选片选：每一芯片的片选信号均由该芯片：每一芯片的片选信号均由该芯片字选后剩余的全部系统地址总线经地址字选后剩余的全部系统地址总线经地址译码电路（或译码器）译码而产生。译码电路（或译码器）译码而产生。全译码法示例全译码法示例 某微机系统中有两块存储器芯片，一片为某微机系统中有两块存储器芯片，一片为RAM，容量为容量为2K

22、8，另一片为另一片为EPROM，容容量为量为2K8，试用全译码法为它们编址，要试用全译码法为它们编址，要求求RAM的起始地址为的起始地址为0000H，且两芯片的地且两芯片的地址空间是连续的。址空间是连续的。字选：字选： A0_1 A10_1与系统地址总线的低与系统地址总线的低11位位A0A10相连。相连。 A0_2A10_2与系统地址总线的低与系统地址总线的低11位位A0A10相连。相连。系统的地址总线为系统的地址总线为16根，其编号为根，其编号为A0A15。 RAM芯片的容量是芯片的容量是2K8，其地址线有其地址线有11根根A0_1 A10_1 。 EPROM芯片的容量是芯片的容量是2K8，

23、其地址线其地址线是是11根根A0_2A10_2 。片选：片选：片选信号用片选信号用A11A15 经译码后产生。经译码后产生。 要求地址连续，所以要求地址连续，所以EPROM地址为地址为0800H 0FFFH，当当A15A14A13A12A1100001时选中时选中EPROM 。 RAM的首地址为的首地址为0000H，应在这应在这5根线输出全根线输出全为为零零时选中时选中RAM。RAM（2K8）EPROM（2K8）A11A12A13A14A15A11A12A13A14A15 A0A10A0A10U1U2A0A1511CS1CS2全译码法连线线示意图全译码法连线线示意图RAM芯片占用的地址范围为：

24、芯片占用的地址范围为： 0000H07FFHEPROM芯片占用的地址范围为：芯片占用的地址范围为：0800H0FFFH 全译码法特点全译码法特点优点优点：若系统有：若系统有N根地址总线，则全译码根地址总线，则全译码法能提供全部的法能提供全部的2N个地址码，它避免个地址码，它避免了线选法的浪费地址空间，地址编码了线选法的浪费地址空间，地址编码不连续及地址重叠等问题。不连续及地址重叠等问题。缺点缺点：全译码法中的片选信号需由译码：全译码法中的片选信号需由译码电路产生，这使得电路的结构变得复电路产生，这使得电路的结构变得复杂，也就增加了成本，这是该法的最杂，也就增加了成本，这是该法的最大缺点。大缺点

25、。部分译码法部分译码法字选字选：将存储器所有的地址线与系统地：将存储器所有的地址线与系统地址总线的相应位直接连起来。址总线的相应位直接连起来。片选片选：由剩余地址线中的部分线产生存：由剩余地址线中的部分线产生存储器和外设的片选信号。更简单的来说，储器和外设的片选信号。更简单的来说，在系统允许的情况下，可采用线选法为在系统允许的情况下，可采用线选法为外设端口选址。外设端口选址。部分译码法示例部分译码法示例 某系统有三片容量为某系统有三片容量为2K8的的EPROM芯片和芯片和两个外设端口，试用部分译码法为它们编两个外设端口，试用部分译码法为它们编制，要求存储器的起始地址为制，要求存储器的起始地址为

26、0000H，并且并且地址号连续。地址号连续。系统的地址总线为系统的地址总线为16根根，其编号为其编号为A0A15。 EPROM1， EPROM2， EPROM3芯片的容芯片的容量是量是2K8，其地址线分别有其地址线分别有11根根A0_1 A10_1 、A0_2 A10_2 、A0_3 A10_3 。外设端口根据地址连续的要求产生片外设端口根据地址连续的要求产生片选信号选信号 。字选：字选： A0_1 A10_1 、A0_2 A10_2 、A0_3 A10_3分别分别与系统地址总线的低与系统地址总线的低11位位A0A10相连。相连。片选：片选：片选信号用片选信号用A11A13 经译码后产生经译码后产生。 EPROM1的首地址为的首地址为0000H，应在这应在这3根线输根线输出全为零时选中。出全为零时选中。 EPROM2、EPROM3两个外设类似两个外设类似。部分译码法连线线示意图部分译码法连线线示意图EPROM1：地址为地址为0000H07FFH，A13A12A11000；EPROM2：地址为地址为0800H0FFFH，A13A12A11001；EPROM3：地址为地址为1000H17FFH，A13A12A11010；外设端口外设端口1：取：取A13A12A11011，则地址编号为则地址编号为1800H；外设端口外设端口2：取：取A13A12A11100，则地址编号