6.3.1 控制系统对内存的要求
一般来讲,控制器需要一定的存储能力才能完成所设定的任务。存储能力的大小与控制目标的内容多少、难度大小等都有关系。一般需要存储的信息如下:
1)程序指令语句:控制器需要存储和维护执行指令来执行目标任务。
2)标定值:控制器需要存储和维护一定量的标定值来显示变速器硬件系统构成,这些标定值一般在控制系统标定任务完成后就不会再变化。其中有一些标定值需要控制系统运行到一定时间或执行某些任务时才会定下来,比如初期行驶标定值等,它们在一段时间内根据行驶工况的变化进行调整,定下之后即保持不变。还有一种标定值,它们在汽车的整个生命周期内都需要不停地变化,比如离合器的接合点(磨损后会产生变化,更换后又会恢复最初值)等。
3)常量:控制系统不需要更新的值,在整个汽车生命周期都不会变化的值。它可以是标定值中的一部分,也可以单独列出来。
4)普通变量:用来存储(写入和读取)汽车行驶过程中的变量值。这些值一般是在本次驾驶循环内不断变化的,比如发动机转速、车速、当前档位等。
5)保持变量:在普通变量中,有一些变量在驾驶循环内会产生变化,需要暂时保存下来,在下一个驾驶循环时使用,比如自检信号等。
上述变量应存储在相应的存储器中。一般控制系统能提供的存储器包括:
1)RAM:随机存储器(Random Access Memory,RAM)。用来存储普通变量,使之用于控制器的运行。一般RAM存储的信息在控制器下电的时候会丢失。所以只能存储临时性的普通变量。
2)ROM:只读存储器(Read Only Memory,ROM)。一般写入ROM的内容永久保存且不能改变,所以大部分ROM用来存储指令和常量。
3)PROM:可写只读存储器(Programmable Read Only Memory,PROM)。一般可以刷写一次,存储的内容在写完之后不能改动。它是ROM的变种。
4)EPROM:可擦写只读存储器(Erasable Programmable Read Only Memory,EPROM)。一般其内容可以被刷写一次,并可掉电保持。在特殊外力的作用下(比如紫外线照射),其内容还可以被重新刷写。
5)EEPROM:电可擦写只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory,EEPROM)。它和EPROM非常相似,只是重新刷写时,只需用电(12V电压经过一定的程序转换)就可以。(https://www.daowen.com)
6)FLASH:闪存器(Flash Memory)。这种只读存储器是EEPROM的一个变种,一般是对一片内存区域进行刷写,而EEPROM可以对单个内存进行刷写。由于其掉电后内容可以保存,并可以进行大片的整体刷写,一般用来保存可变的程序内容。
由上面的分析可以看出闪存Flash可以用来在开发时存储程序内容,RAM用来存储普通变量,同时由于保持变量的需要,设计电路时,一部分RAM要进行带电存储(可以选择外置RAM,与电源直接连接)。标定值可以选用EEPROM来存储,常量直接存储在闪存里。这样控制器存储的需求就可以确定了。
随着电子技术的发展,处理器成本越来越低,功能越来越强,运算速度越来越快。就变速器控制器来说,一般会选择3MHz、4MHz甚至更高主频的CPU,一般需要32位以上,且要求有浮点运算能力。表6-2是一些处理器生产厂家的部分产品简介。
表6-2 部分处理器产品简介

(续)

20世纪60年代,英特尔创始人之一的戈登·摩尔(Gordon Moore)提出来了著名的摩尔定律:当价格不变时,集成电路上可容纳的晶体管数目,约每隔24个月便会增加一倍,性能也将提升一倍,原因是工程师可以不断缩小晶体管的体积。可以这样说,处理器的能力和资源配置越来越高,对于外置资源的要求越来越少了,而价格却越来越便宜。动力总成电控系统硬件的也有同样的发展趋势,组成越来越复杂,体积和成本越来越小,运算速度却越来越快,如图6-3所示,其中PCM(Powertrain Control Module)为动力总成控制模块,ECM(Engine Control Module)发动机控制模块,TCM(Transmission Control Module)为变速器控制模块,TEHCM(Transmission Electro-Hydraulic Control Module)为变速器电子液压控制模块。

图6-3 动力总成电控系统硬件趋势