MPC555的发动机电控单元最小系统设计

　　为了进行在线仿真调试及程序固化，MPC555提供了JTAG及BDM接口。采用Wind River的VisionPibe仿真器，其BDM接口电路如图4所示。

　　2.5燃油喷射控制

　　燃油喷射控制是发动机控制中的核心功能。概括来讲，即在正确的时刻，以适当的压力，将燃油按照一定的规律喷入燃烧室，实现良好的燃烧。这就需要对发动机的实时转速及上止点位置进行精确检测，并实现对喷油器高速电磁阀的快速精确控制。当前高速电磁阀的机电综合响应时间已经小于0．2 ms，可以实现小于1 mg油量的精确控制及多次喷射控制。MPC555拥有功能强大的多通道时间处理单元(TPU3)．特别适于发动机控制单元中的转速采集、上止位置检测及喷油信号输出控制。

　　时间处理单元(TPU)是一个智能化、半独立的微控制器，专门进行高分辨率的实时控制。由于它具有自己的执行单元(微引擎)、微代码程序ROM、数据存储器RAM及双定时基准，不需要RCPU的干预即可以执行相应的控制功能。MPC555具有多达32路可独立工作的TPU通道，每个通道可与预分频器中的两个16位计数器中的任何一个同步，其分辨率最小可以到100 ns。通过特定功能的设定，这些通道也可以连在一起，如一个通道的操作作为另一个通道的基准，从而实现多通道的相互协作控制，这一点尤其适合柴油发动机的多缸喷油控制。TPU的结构框图如图5所示。

　　TPU在发动机电子控制中的应用包括：

　　①转速采集及上止点位置检测，利用TPU缺少跳变检测的周期测量功能(PMM)和相位同步脉冲发射器功能(PSP)。

　　②共轨压力控制，利用TPU的脉宽调制功能(PWM)。

　　③燃油喷射正时及喷油量控制，利用相位同步脉冲发射器功能(PSP)及输出比较功能(OC)。

　　喷油器功能的实现离不开喷油器电磁阀的快速响应。电磁阀理想的驱动特性是，在需要衔铁吸合时，应对电磁阀线圈尽快地注入峰值电流(驱动电流近20 A)，使其迅速吸合。一旦吸合，因磁路中气隙减小，磁阻降低，电磁阀仅需较小的电流就可以可靠地维持吸合。在释放时，为减少电磁阀的释放延时应尽快切断驱动电流。图6为常用的喷油器驱动控制时序图。

　　3软件系统设计

　　3.1基于Tornadofor OSEKWorks IDE的开发模式

　　面对当前汽车电子，特别是发动机控制系统等功能的日益复杂，集成有嵌入式多任务实时操作系统(RT0S)的集成开发环境(IDE)已成为ECU开发的一个方向。本ECU软件开发中引入了WindRiver公司推出的嵌人式集成开发环境Tornado forOSEKWorks，核心是一个满足汽车电子OSEK标准的嵌入式实时操作系统——OSEKWork。

　　O3SEKWorks是一个基于静态优先级的抢占式实时操作系统，支持多任务(task)并行运行。由于其具有良好的实时性能及可靠性，已经广泛应用于从防抱死刹车系统、引擎控制系统，到航空航天、星际探索等的关键任务中。其软件开发模式如图7所示。

　　3．2内部程序引导工作模式

　　MPC555在上电或者复位后，微处理器首先读取复位配置字。复位配置字由3种启动工作模式决定：

　　①外部数据总线引脚DATA0：31；

　　②默认内部Shadow(0x000000)；

　　③NVM寄存器值(CMFCFIG)。

　　表l给出了复位配置字的选择方法。

　　ECU 最小系统设计中，为了简化PCB设计，在满足功能要求的前提下，应避免引出更多的引脚。设计中选择第2种，并使用开发环境中集成的visionC1ick 对Shadow进行单独烧录，使得人口地址为oxl00。它的实现使得仅MPC555最小系统在8 cm×8 cm的两层PCB上的实现成为可能。

　　基于Tornado for OSEKWorks 软件平台所开发的MPC555最小系统已成功地作为发动机控制单元所应用，并经受了近两年的台架式试验考核，为高压工轨燃油喷射系统在某型号特种发动机中的成功应用提供了有力的技术保障。

　　结语

　　本文实现了单片32位PowerP微控制器MPC555的最小系统，结合多任务嵌入式实时操作系统——OSEK-Works，给出了其作为新型柴油发动机控制单元的软硬件解决方案。近两年实践证明，该系统可以很好地满足高压共轨柴油机实时控制及实验监控管理的需求。

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