随着电子技术的迅猛发展和绿色环保的要求,人们对汽车发动机点火系统性能的要求越来越高,不仅要求实时性强、点火正时特性好、抗干扰能力强,而且要求集成度高、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把点火信号IGt送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低于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。