車輛電子控制系統(tǒng)-控制器

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車輛電子控制系統(tǒng)

－控制器ECU收集信息的傳感器

信息處理器(ECU)控制部件的執(zhí)行器輸入輸出

上次內(nèi)容復(fù)習(xí)（1）

ECU的功用和基本結(jié)構(gòu)（2）微控制器功能結(jié)構(gòu)時(shí)鐘發(fā)生模塊CPU復(fù)位與中斷模塊系統(tǒng)操作正常監(jiān)視模塊低電壓禁止模塊存儲(chǔ)器模塊輸入輸出I/O口定時(shí)器作業(yè)：1．列舉幾種車用ECU的種類。2．車用ECU的基本結(jié)構(gòu)包含哪些？各部分的功用是什么？3.半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的類型有哪些：分別說(shuō)明它們各自的特點(diǎn)和適用范圍。4.一單片機(jī)系統(tǒng)有一容量為8KB的EPROM，其起始地址為2000H，一外設(shè)端口的地址號(hào)為4F08H，試用全譯碼法編址。

要求：畫出連線示意圖，并給出EPROM的地址范圍。微控制器介紹－輸入輸出I/O接口：異步串行通信接口SCI

MC68HC08系列微控制器的SCI系統(tǒng)是一個(gè)通用異步接收器/發(fā)送器UART類型的異步通信接口，通過(guò)串行通信協(xié)議（如RS-232）同主機(jī)系統(tǒng)通信。加驅(qū)動(dòng)后SCI能在相對(duì)長(zhǎng)的距離上通信，多個(gè)微控制器可以通過(guò)各自的SCI相連組成串行通信網(wǎng)絡(luò)。概述微控制器介紹－輸入輸出I/O接口：在一般應(yīng)用中，CPU簡(jiǎn)單地把數(shù)據(jù)寫入并行數(shù)據(jù)寄存器即可實(shí)現(xiàn)發(fā)送一個(gè)格式化串行字符，SCI系統(tǒng)完成發(fā)送數(shù)據(jù)的所有細(xì)節(jié)工作，包括附加起始位和停止位以符合串行格式。發(fā)送器有一個(gè)兩字節(jié)的發(fā)送隊(duì)列，這樣CPU就有更多的時(shí)間準(zhǔn)備其他字節(jié)。微控制器介紹－輸入輸出I/O接口：

SCI的接收器自動(dòng)探測(cè)一個(gè)字節(jié)的起始位，并通過(guò)采樣接收數(shù)據(jù)。接收串行數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)的所有工作均由SCI完成，不需要CPU的干預(yù)。接收數(shù)據(jù)后，CPU簡(jiǎn)單地從數(shù)據(jù)接收寄存器讀取數(shù)據(jù)即可。微控制器介紹－輸入輸出I/O接口：串行通信工作方式A機(jī)B機(jī)數(shù)據(jù)A機(jī)B機(jī)數(shù)據(jù)A機(jī)B機(jī)數(shù)據(jù)（a）單工（b）半雙工（c）全雙工微控制器介紹－輸入輸出I/O接口：RS-232C是美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)公布的異步串行通信協(xié)議，也是目前最常用的串行通信標(biāo)準(zhǔn)，用來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間、計(jì)算機(jī)與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)通信。RS-232C適用于設(shè)備之間的通信距離不大于15m，傳輸速率最大為20kb/s。RS-232C標(biāo)準(zhǔn)微控制器介紹－輸入輸出I/O接口：

接口信號(hào)：現(xiàn)在常用RS-232C標(biāo)準(zhǔn)接口采用9針插座頭。引腳號(hào)縮寫符信號(hào)方向說(shuō)明123456789DCDRxDTxDDTRSGDSRRTSCTSRI輸入輸入輸出輸出輸入輸出輸入輸入數(shù)據(jù)載波檢測(cè)接收數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）準(zhǔn)備好信號(hào)地?cái)?shù)據(jù)通信設(shè)備（DCE）準(zhǔn)備就緒請(qǐng)求發(fā)送清除發(fā)送振鈴指示微控制器介紹－輸入輸出I/O接口：TxD/RxD：一對(duì)數(shù)據(jù)線，TxD稱發(fā)送數(shù)據(jù)輸出，RxD稱接收數(shù)據(jù)輸入。當(dāng)進(jìn)行計(jì)算機(jī)之間直接通信（無(wú)MODEM）時(shí)，雙方的這兩根線應(yīng)交叉聯(lián)接，也稱之為扭接。SG：信號(hào)地，與信號(hào)構(gòu)成耦合回路。TxD/RxD中的一條加上SG就能工作了。其余信號(hào)在通信協(xié)議時(shí)使用，主要用于雙方設(shè)備通信過(guò)程中的聯(lián)絡(luò)（握手信號(hào)），有時(shí)通信線同一端可以將相關(guān)信號(hào)短接以“自握手”方式滿足聯(lián)絡(luò)要求。微控制器介紹－輸入輸出I/O接口：RTS/CTS：請(qǐng)求發(fā)送信號(hào)RTS是發(fā)送器輸出的準(zhǔn)備好信號(hào)。接收方準(zhǔn)備好后送清除發(fā)送信號(hào)CTS后，發(fā)送數(shù)據(jù)開(kāi)始。在同一端將這兩個(gè)信號(hào)短接意味著只要發(fā)送器準(zhǔn)備好即可發(fā)送。DTR/DSR

數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好時(shí)發(fā)DTR信號(hào)，在收到數(shù)據(jù)通信裝置準(zhǔn)備好DSR信號(hào)后方可通信。上面兩個(gè)信號(hào)與MODEM應(yīng)用有關(guān)，可以“自握手”方式短接。微控制器介紹－輸入輸出I/O接口：DCD

載波檢測(cè)（接收線路信號(hào)檢測(cè)）。原意是MODEM檢測(cè)到線路中的載波信號(hào)后，通知終端準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)的信號(hào)，在沒(méi)有MODEM的情況下，可以和DSR、DTR信號(hào)短接。微控制器介紹－輸入輸出I/O接口：

電氣特性為了提高通信的抗干擾性和數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，RS-232C采用負(fù)邏輯，即邏輯1取-3V~-15V，邏輯0取+3V~15V。

RS-232C連接方法

一般來(lái)講，只要用RS-232C電纜直接相連即可。微控制器介紹－輸入輸出I/O接口：計(jì)算機(jī)終端2RxDOUT3TxDIN5SGRxD

發(fā)送數(shù)據(jù)TxD

接收數(shù)據(jù)SG地計(jì)算機(jī)/終端的完整連接微控制器介紹－輸入輸出I/O接口：

RS-232C標(biāo)準(zhǔn)接口的實(shí)現(xiàn)及電平轉(zhuǎn)換

完成異步通信的硬件電路稱為UART。符合RS-232C標(biāo)準(zhǔn)的UART很多，如PC機(jī)用以實(shí)現(xiàn)RS-232C通信接口的IN8250。完整的UART具有可編程性，每個(gè)字符可以包含5個(gè)或6、7、8個(gè)位，有1個(gè)或多于1個(gè)停止位及奇偶校驗(yàn)位。

完成異步通信的電平與大多數(shù)系統(tǒng)采用的TTL/CMOS電平不兼容，因此需要有接口電路完成電平轉(zhuǎn)換工作。微控制器介紹－輸入輸出I/O接口：SCI使用標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)格式（一個(gè)起始位，8個(gè)或9個(gè)數(shù)據(jù)位和一個(gè)停止位），最常用的數(shù)據(jù)格式是8位的。數(shù)據(jù)格式

起始位

信息位

停止位012345678

下一個(gè)起始位微控制器介紹－輸入輸出I/O接口：基本特點(diǎn)：高電平為邏輯0，低電平為邏輯1；發(fā)送/接收數(shù)據(jù)空閑時(shí)TxD、RxD線為高電平；發(fā)送、接收數(shù)據(jù)串的第一位是起始位（邏輯1）；數(shù)據(jù)的LSB被首先發(fā)送、接收；數(shù)據(jù)串的最后一位是停止位（邏輯0）；第10位為低時(shí)則中斷（如果中斷允許）。微控制器介紹－輸入輸出I/O接口：SCI包括7個(gè)寄存器（SCC1、SCC2、SCC3、SCS1、SCS2、SCDR和SCBR）和2個(gè)外部引腳（RxD和TxD）。當(dāng)SCI接收器和發(fā)送器被允許時(shí)，SCI邏輯控制RxD和TxD，否則它們只作為普通的并行輸入線。SCI寄存器微控制器介紹－輸入輸出I/O接口：①波特率寄存器SCBR：－SCP1SCP0－SCR2SCR1SCR0波特率寄存器－76543210用來(lái)選擇SCI系統(tǒng)的波特率。波特率由微控制器總線時(shí)鐘分頻而來(lái)。微控制器介紹－輸入輸出I/O接口：

SCP1~SCP0為預(yù)分頻選擇。SCP1SCP0預(yù)分頻值（PD）0011010113413預(yù)分頻值微控制器介紹－輸入輸出I/O接口：

SCR2~SCR0為分頻選擇。SCR2SCR1SCR0分頻值（BD）0000111100110011010101011248163264128分頻值微控制器介紹－輸入輸出I/O接口：波特率發(fā)生器分頻原理除以4總線頻率SCP1~SCP0預(yù)分頻控制，除以NSCR2~SCR0分頻控制，除以M除以16接收時(shí)鐘，M=1，2，…，128預(yù)分頻輸出，N=1，3，4，13發(fā)送頻率（波特率）波特率發(fā)生器分頻示意圖微控制器介紹－輸入輸出I/O接口：波特率計(jì)算公式：波特率＝內(nèi)部總線頻率/(64×PD×BD)微控制器介紹－輸入輸出I/O接口：②串行通信控制寄存器1（SCC1）：

ENSCI－SCI允許位。當(dāng)該位置1時(shí)，允許SCI；WAKE－喚醒條件選擇。1為地址喚醒，0為空閑線喚醒。ENSCITXINVMWAKEILTYPENPTY串行通信控制寄存器1LOOPS76543210微控制器介紹－輸入輸出I/O接口：M－字符長(zhǎng)度選擇。置位時(shí)為9位，清零時(shí)為8位；ILTY－空閑線方式選擇。1為從停止位開(kāi)始計(jì)數(shù)；0為從開(kāi)始位開(kāi)始計(jì)數(shù)。

PEN－SCI奇偶校驗(yàn)允許位。置位時(shí)允許奇偶校驗(yàn)。PTY－校驗(yàn)類型選擇。1為奇校驗(yàn)，0為偶校驗(yàn)。微控制器介紹－輸入輸出I/O接口：

SCTIE－SCI發(fā)送中斷允許位。置位時(shí)，允許SCI發(fā)送中斷。TCIE－發(fā)送完成中斷允許位。置位時(shí)，允許發(fā)送完成中斷。SCRIE－接收中斷允許位。置位時(shí)，允許DCI接收中斷。③串行通信控制寄存器2（SCC2）：TCIESCRIEILIETERERWUSBK串行通信控制寄存器2SCTIE76543210微控制器介紹－輸入輸出I/O接口：

ILIE－空閑中斷允許位。置位時(shí)，允許空閑中斷。TE－發(fā)送允許位。置位時(shí)，允許發(fā)送器。RE－接收允許位。置位時(shí)，允許接收器。RWU－接收喚醒位。置位時(shí)，接收器處于等待狀態(tài)，并關(guān)閉接收中斷。當(dāng)SCC1的WAKE位決定的喚醒條件發(fā)生時(shí)，接收器退出等待狀態(tài)，并清零RWU位。SBK－終止位。置位時(shí)，發(fā)送終止碼。微控制器介紹－輸入輸出I/O接口：在一般系統(tǒng)中，TE和RE寫入1以允許SCI子系統(tǒng)的接收器和發(fā)送器工作。而ILIE、RWU和SBK不常用，寫入0以禁止這些功能。例如一個(gè)系統(tǒng)不用中斷，就要在初始化時(shí)向SCC2寫入0xc0。微控制器介紹－輸入輸出I/O接口：

R8－接收位8，只讀。T8－發(fā)送位8。ORIE、FEIE、PEIE－接收器溢出中斷允許位、接收器幀錯(cuò)誤中斷允許位、接收器奇偶錯(cuò)中斷允許位。置位時(shí)，允許中斷。④串行通信控制寄存器3（SCC3）：T8DMAREDMATEORIENEIEFEIEPEIE串行通信控制寄存器3R876543210微控制器介紹－輸入輸出I/O接口：

SCTE－發(fā)送緩沖區(qū)空標(biāo)志。TC－發(fā)送完成標(biāo)志。SCRF－接收緩沖區(qū)滿標(biāo)志。

IDLE－接收器空閑標(biāo)志。

OR－接收器溢出標(biāo)志。NF、FE、PE－接收器錯(cuò)誤標(biāo)志。⑤串行通信狀態(tài)寄存器1（SCS1）：TCSCRFIDLEORNFFEPE串行通信狀態(tài)寄存器1SCTE76543210微控制器介紹－輸入輸出I/O接口：

BKF－終止碼標(biāo)志位。表示檢測(cè)到終止碼。RPF－正在接收標(biāo)志。置位時(shí)表示正在接收。⑥串行通信狀態(tài)寄存器2（SCS2）：-----BKFRPF串行通信狀態(tài)寄存器1-76543210微控制器介紹－輸入輸出I/O接口：⑦串行通信數(shù)據(jù)寄存器（SCDR）：-----串行通信狀態(tài)寄存器1-76543210

具有雙重功能，讀時(shí)是接收寄存器，寫時(shí)是發(fā)送寄存器。微控制器介紹－輸入輸出I/O接口：串行外圍接口(SPI)引腳SSSCKMOSIMISO單片機(jī)微控制器介紹－輸入輸出I/O接口：MISO——主機(jī)輸入從機(jī)輸出方式MOSI——主機(jī)輸出從機(jī)輸入方式SCK——串行時(shí)鐘用于使從MISO和MOSI線輸入和輸出的數(shù)據(jù)同步；由于SCK是從主機(jī)產(chǎn)生的，對(duì)于從機(jī)，該線為輸入。SS——從機(jī)選擇用于選擇一個(gè)從機(jī)；在數(shù)據(jù)傳輸前，SS必須為低電平，并且在整個(gè)傳輸過(guò)程中，一直保持低電平。微控制器介紹－定時(shí)器定時(shí)器

MC68HC08系列微控制器的定時(shí)器是主管定時(shí)的系統(tǒng)，可以提供多個(gè)獨(dú)立的定時(shí)器。