靈活配置的數模轉換ip核的製作方法

2023-05-28 04:56:51

專利名稱：靈活配置的數模轉換ip核的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種發動機的電子燃油噴射(electronic fuelinjection,EFI)系統， 例如用於船用或車用發動機，特別是涉及一種發動機的電子燃油噴射系統中的電子控制裝 置(electronic control unit，ECU)。
背景技術：
發動機的EFI系統可以劃分為三個子系統，分別是燃油傳送子系統(fuel delivery system)、進氣子系統(air induction system)禾口電子控制子系統(electronic control system)。其中，電子控制子系統包括ECU、各種傳感器、燃油噴射器總成(fuel injector assembly)等。目前，發動機EFI系統中的ECU —般選用單片機(microcontroller，微控制器)。 隨著發動機控制精度要求日益提高以及控制功能日益複雜，單片機的運算處理能力已難以 勝任處理大量信息的要求。例如對缸內燃燒過程控制時，必須在發動機燃燒過程極短時間 內(微秒級)採集並處理相關信息並進行逐缸控制。同時，作為特殊應用集成電路(application specific integratedcircuit, ASIC)的單片機也有一些「先天」不足。例如單片機的生命周期和發動機的生命周期不一 致，可能導致單片機停產後給發動機維修帶來不便；在電子控制子系統小批量生產時，這一 矛盾尤為突出。FPGA (Field Programmable Gate Array)即現場可編程門陣列，它是在 PAL、GAL、 EPLD等可編程器件的基礎上進一步發展的產物。它是作為專用集成電路(ASIC)領域中的 一種半定製電路而出現的，既解決了定製電路的不足，又克服了原有可編程器件門電路數 有限的缺點。FPGA的使用非常靈活，同一片FPGA通過不同的編程數據可以產生不同的電路 功能。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種靈活配置的數模轉換IP核，其可以提高 計算速度；降低軟體實現的複雜程度，有利提升系統運行的穩定性，有利於加快開發調試和 維修維護速度。為了解決以上技術問題，本發明提供了一種靈活配置的數模轉換IP核，包括模 數轉換控制IP核，以及與所述模數轉換控制IP核連接的首缸壓縮上止點信號輸入端；曲 軸信號輸入端；來自應用層的工作模式設定信號輸入端；輸出給應用層的採樣數字值輸出 端；採樣完成中斷信號輸出端和採樣錯誤中斷信號輸出端；給外部AD晶片的片選信號和時 鍾信號輸出端；所述模數轉換控制IP核為現場可編程門陣列，其對外部AD晶片進行不同同 步模式的數據採集。本發明的有益效果在於本發明靈活配置的數模轉換IP核可以利用FPGA的硬體 計算能力，從而大大提高計算速度；並將模數轉換控制功能模塊固化為FPGA硬體(IP核)，以晶片級提供應用，從而使得整個系統呈現模塊化和層次化，降低了軟體實現的複雜程度， 有利於提升系統運行的穩定性，有利於加快開發調試和維修維護速度。


下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細說明。圖1是本發明實施例所述靈活配置的數模轉換IP核的示意圖；圖2是本發明實施例所述第一缸壓縮上止點信號的示意圖；圖3是本發明實施例所述曲軸信號的示意圖。
具體實施例方式本發明所述的模數轉換控制ADC模塊主要用於發動機相關的壓力、溫度等模擬量 信號進行採集，將採集信號發送給上層軟體應用處理。請參閱圖1，模數轉換控制ADC模 塊的輸入信號包括來自EPA模塊的首缸壓縮上止點信號、處理後的曲軸信號；來自外部 AD(模數轉換)晶片的串行數據；和來自應用層的工作模式設定。模數轉換控制ADC模塊 可以通過相位同步、軟體觸發同步或定時觸發同步模式進行外部模擬量數據的採集。其中第一缸壓縮上止點信號(Sig_BIP_Bef_30degreeS)表徵每個發動機工作循 環的起點。曲軸信號(Sig_Hdl_CrS)為曲軸齒信號。曲軸轉一圈為360° CA(CA表示曲軸轉 角)，通過曲軸齒信號分割角度，提高發動機相位的辨識精度，如60個曲軸齒信號，就可以 達到解析度為6° CA。以上兩個信號如圖2所示。圖1中DOUT信號為AD晶片輸出的串行數字值。工作模式設定信號由上層軟體設定，主要用於控制模塊使能、工作模式(軟體同 步模式、定時同步模式、角度同步模式)、濾波設置、定時啟動模式下採集周期設定、角度同 步觸發模式下每個齒的採樣使能。模數轉換控制ADC模塊的輸出信號包括輸出給應用層的採樣數字值、採樣完成 中斷信號、採樣錯誤中斷信號；輸出給外部AD晶片的片選信號和時鐘信號。其中採樣數字值為IP核內緩存寄存器所存儲的AD轉換後數字值以及採樣角度值。採樣完成中斷信號為採樣過程結束後，IP核發出的中斷信號。根據不同的工作模 式，當採樣工作完成後，使用中斷方式告知上層軟體。採樣過載錯誤中斷信號為IP核發出的中斷信號。根據不同工作模式，當採樣完成 後沒有從緩存寄存器中讀出轉換後的數值，而新的轉換已經完成，此時發出過載錯誤中斷 告知上層軟體。圖1中CS片選信號的作用是控制AD晶片使能工作。圖1中CLK是由IP發出AD晶片所需的工作時鐘信號。模數轉換控制ADC模塊根據應用層的要求，對外部AD晶片進行不同同步模式的數 據採集，並進行對應的信號濾波。所述同步模式包括軟體同步模式、定時同步模式、角度同 步模式，由所述「工作模式設定」信號確定。本發明並不限於上文討論的實施方式。以上對具體實施方式
的描述旨在於為了描述和說明本發明涉及的技術方案。基於本發明啟示的顯而易見的變換或替代也應當被認為 落入本發明的保護範圍。以上的具體實施方式
用來揭示本發明的最佳實施方法，以使得本 領域的普通技術人員能夠應用本發明的多種實施方式以及多種替代方式來達到本發明的 目的。
權利要求
一種靈活配置的數模轉換IP核，其特徵在於，包括模數轉換控制IP核，以及與所述模數轉換控制IP核連接的首缸壓縮上止點信號輸入端；曲軸信號輸入端；來自應用層的工作模式設定信號輸入端；輸出給應用層的採樣數字值輸出端；採樣完成中斷信號輸出端和採樣錯誤中斷信號輸出端；給外部AD晶片的片選信號和時鐘信號輸出端；所述模數轉換控制IP核應用於現場可編程門陣列，實現對外部AD晶片進行不同同步模式的數據採集。
2.如權利要求1所述的靈活配置的數模轉換IP核，其特徵在於，所述同步模式包括 軟體觸發模式、定時採集模式、角度同步模式，其由工作模式設定信號確定。
3.如權利要求1所述的靈活配置的數模轉換IP核，其特徵在於，所述模數轉換控制IP 核連接來自外部模數轉換晶片的串行數據輸入端。
全文摘要
本發明公開了一種靈活配置的數模轉換IP核，包括模數轉換控制IP核，以及與所述模數轉換控制IP核連接的首缸壓縮上止點信號輸入端；曲軸信號輸入端；來自應用層的工作模式設定信號輸入端；輸出給應用層的採樣數字值輸出端；採樣完成中斷信號輸出端和採樣錯誤中斷信號輸出端；給外部AD晶片的片選信號和時鐘信號輸出端；所述模數轉換控制IP核應用於現場可編程門陣列，實現對外部AD晶片進行不同同步模式的數據採集。本發明可以利用FPGA的硬體並行計算能力，從而大大提高計算速度。
文檔編號F02D41/24GK101915172SQ201010233600
公開日2010年12月15日 申請日期2010年7月22日 優先權日2010年7月22日
發明者姜春宇, 張嶽, 曹健, 胡健村, 陳朋 申請人:中國船舶重工集團公司第七一一研究所