隨著電子技術(shù)的迅猛發(fā)展和綠色環(huán)保的要求，有分電器電子點火系統(tǒng)克服了機械式點火系統(tǒng)觸點易燒蝕、高速時次級電壓低、火花塞易積炭等缺陷。但仍存在著點火能量損失大、點火正時誤差大、無線電干擾嚴(yán)重等不足。為克服這些不足，避一步提高點火性能，提高點火系統(tǒng)的可靠性和耐久性。下面介紹一種基于DSP的新型汽車無分電器點火裝置。

　　DSP（digital signal processor）是一種獨特的微處理器，是以數(shù)字信號來處理大量信息的器件。其工作原理是接收模擬信號，轉(zhuǎn)換為0或1的數(shù)字信號。再對數(shù)字信號進(jìn)行修改、刪除、強化，并在其他系統(tǒng)芯片中把數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)解譯回模擬數(shù)據(jù)或?qū)嶋H環(huán)境格式。它不僅具有可編程性，而且其實時運行速度可達(dá)每秒數(shù)以千萬條復(fù)雜指令程序，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過通用微處理器，是數(shù)字化電子世界中日益重要的電腦芯片。它的強大數(shù)據(jù)處理能力和高運行速度，是值得稱道的兩大特色。在過去的二十多年時間里，數(shù)字信號處理已經(jīng)在通信等領(lǐng)域得到極為廣泛的應(yīng)用。德州儀器、Freescale等半導(dǎo)體廠商在這一領(lǐng)域擁有很強的實力。

　　1 系統(tǒng)構(gòu)成

　　系統(tǒng)中央處理單元ECU由一片DSP和一片通用單片機組成。DSP主要用于對信號的采集、處理，控制算法實現(xiàn)，與輔助單元和PC機進(jìn)行通訊；單片機主要用于系統(tǒng)監(jiān)測和備用點火等。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

　　系統(tǒng)采用了集成點火組件。點火組件用于完成閉合角控制、恒電流控制、過電壓保護、停車斷電保護等功能，并能通過缸序判別信號IGda、IGdb把點水信號Igt關(guān)入相應(yīng)的點火驅(qū)動電路，產(chǎn)生點火確認(rèn)信號IGf。

　　1.1 主CPU單元

　　TMS320F240 單芯片硬件架構(gòu)上的一些特性對于高速信號處理及數(shù)字控制上的應(yīng)用是必須且重要的，其使用次微米CMOS 技術(shù)制程使其功率散逸降至。其與傳統(tǒng)的微處理機單芯片相較之下其具有下列的優(yōu)點：

　?。?）執(zhí)行速度快，整體效能佳，可達(dá)到真正的實時控制。

　?。?）特殊的硬件及指令設(shè)計，適用于高性能的控制。

　?。?）容易增加附屬功能，很容易擴展外圍。

　　（4）具有實時中斷的看門狗定時器模塊，可監(jiān)控程序之運作。

　?。?）使用4 層的Pipeline 的程序運作及設(shè)計有指令延遲之功能

　　TMS320F240 為TI 公司所出品的定點式數(shù)字信號處理器芯片，具有強大的外圍（64k I/O space、10 bit A/D Converter、Digital I/peripheral） ，芯片內(nèi)部采用了加強型哈佛架構(gòu)（Enhanced HarvardArchitecture），由三個平行處理的總線─程序地址總線（PAB）、數(shù)據(jù)讀出地址總線（DRAB）及數(shù)據(jù)寫入地址總線（DWAB），使其能進(jìn)入多個內(nèi)存空間。32位中央算術(shù)邏輯單元CALU；16位×16位并行硬件乘法器；內(nèi)置544字×16位雙端口數(shù)據(jù)/程序RAM，16K字×16位FLASH E2PROM；軟件等待發(fā)生器的外部存儲器接口模塊，支持硬件等待狀態(tài)；雙10位高速A/D轉(zhuǎn)換器；28個獨立可編程的多路復(fù)用I/O引腳；基于鎖相環(huán)的時鐘模塊；帶實時中斷的看門狗定時器模塊；串行通訊接口；4級管道操作；8級硬件堆棧；6個外部中斷；靜態(tài)CMOS技術(shù)；4種低電源模式；頻率為40MHz；多數(shù)指令周期為單周期；完成點火提前角的計算時間限于1ms，比通用微處理機快10～100倍，大大地提高了點火系統(tǒng)的實時性。

　　主CPU單元主要完成兩大任務(wù)：一是確定當(dāng)前工況下的點火提前角，產(chǎn)生點火控制信號IGt和汽缸判定信號IGda與IGdb；二是通過RS-232接口與PC機進(jìn)行串行通信，主CPU可把采集的各種傳感器的信號、發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號、故障代碼等送到PC機中進(jìn)行仿真與分析；PC機也可以把二進(jìn)制程序代碼及一些重要數(shù)據(jù)（如不同工況下的修正值等）送到主CPU的FLASH E2PROM單元。

　　TMS320F240擴展了四片CY7C169-25和一片8253，并采用74F148擴展外部中斷源輸入端。

　　1.2 監(jiān)測和點火備用模塊

　　監(jiān)測和點火備用模塊所使用的CPU是8751。該模塊通過對各傳感器信號、IGf信號等進(jìn)行分析、診斷，對主CPU單元實施監(jiān)測。當(dāng)主CPU單元出現(xiàn)故障時，監(jiān)測和點火備用模塊立即接過點火控制權(quán)，并放棄監(jiān)測工作。

　　8751單元擴展了2732、6264和8253各一片。采用一片AD574A和CD4051進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，并用74LS148擴展了8個外部中斷源輸入端。

　　1.3 DSP數(shù)字控制器與PC機的串行通訊

　　TMS320F240 SCI模塊支持CPU與使用標(biāo)準(zhǔn)NRZ格式的其它異步外設(shè)之間進(jìn)行數(shù)字通信。SCI接收器和發(fā)送器是雙緩沖的，具有獨立的使能和中斷時。SCI對接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行間斷、奇偶性、超時、幀出錯等檢測。系統(tǒng)采用了RS-232異步串行通訊標(biāo)準(zhǔn)總線。

　　1.4 系統(tǒng)接口資源的分配

　　TMS320F240 DSP數(shù)字控制器與8751單片機提供的I/O接口與中斷輸入接口是有限的，為避免資源沖突，將外部的輸入信號按表1進(jìn)行優(yōu)化分配。

　　表1 外部輸入信號優(yōu)化分配