Модуль управляющего контроллера
Полезная модель относится к области автоматики и вычислительной техники и предназначена для хранения и исполнения управляющих программ в составе электронных блоков электронных систем управления агрегатами и узлами автомобильной техники, где может быть использована в качестве основного управляющего узла. Полезная модель направлена на обеспечение линий ввода/вывода конфигурированием на вход или выход в процессе выполнения контроллером программы и в обеспечении обмена информацией в модуле управляющего контроллера. Указанный технический результат достигается тем, что модуль управляющего контроллера содержит микроконтроллер, энергонезависимую память EEPROM, тактовый генератор, приемопередатчики интерфейсов CAN и RS232, интерфейс I2C, стабилизатор питания и супервизор питания.
Полезная модель относится к области автоматики и вычислительной техники и предназначена для хранения и исполнения управляющих программ в составе электронных блоков электронных систем управления (ЭСУ) агрегатами и узлами автомобильной техники, где может быть использована в качестве основного управляющего узла.
Известен модуль микроконтроллерной сети (см. пат. РФ 
2112272 на изобретение МПК 6 G06F 9/22, опубл. 27.05.1998 года по заявке 97104368/09 от 20.03.1997 на «Модуль микроконтроллерной сети», патентообладатель Курский государственный технический университет), содержащий блок памяти микропрограмм, регистры адреса и микрокоманд, мультиплексор логических условий, генератор констант, триггер запуска, две схемы сравнения, два генератора тактовых импульсов, два буферных запоминающий блока, коммутатор адреса, два выходных коммутатора, четырнадцать элементов И, семь элементов ИЛИ, пять элементов задержки и три одновибратора, регистр-счетчик событий, триггеры переключения каналов, управления синхронизацией и блокировки, элемент ИЛИ-НЕ.
Признак аналога, совпадающий с признаками заявляемой полезной модели, - генератор тактовых импульсов.
Причины, препятствующие достижению заявляемого технического результата, заключаются в значительном числе внешних выводов, которые нельзя конфигурировать на вход или выход и низкий обмен информацией в модуле микроконтроллерной сети и, соответственно, узкая область применения устройства.
Известен модуль мультимикропрограммной системы (см. пат. РФ 2116665 на изобретение, МПК 6 G06F 9/22, опубл. 27.07.1998 года по заявке 97102631/09 от 18.02.1997 на «Модуль мультимикропрограммной системы», патентообладатель: Курский государственный технический университет), содержащий блок памяти микропрограмм, блок формирования адреса микрокоманд, регистр микрокоманд, N регистров передачи управления, триггер управления, два генератора тактовых импульсов, счетчики выборки и опроса, схему сравнения, дешифраторы выборки и опроса, две группы из N блоков тристабильных элементов, группу из N элементов ИЛИ-НЕ, три группы из N элементов И, три элемента ИЛИ, группу из N элементов задержки, одновибратор, формирователь признака принадлежности, счетчик времени ожидания, четыре триггера, два блока тристабильных элементов, элемент ИЛИ-НЕ, тринадцать элементов И, четыре элемента задержки.
Признак аналога, совпадающий с признаками заявляемой полезной модели, - генератор тактовых импульсов.
Причины, препятствующие достижению заявляемого технического результата, заключаются в значительном числе внешних выводов, которые нельзя конфигурировать на вход или выход и низкий обмен информацией в модуле мультипрограммной системы и, соответственно, узкая область применения устройства.
Известен модуль управления мультипроцессорной системы (см. заявку 96100493 от 10.01.1996 на изобретение «Модуль управления мультипроцессорной системы», опубл. 20.03.1998 года, заявитель Ставропольское высшее авиационное инженерное училище ПВО им. Маршала авиации В.А.Судца), содержащий регистр состояний, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), генератор тактовых импульсов (ГТИ), входную, выходную и внутреннюю информационные шины, микроконтроллер (МК), канал адреса данных, программируемый контроллер прерываний (ПКП), первый и второй формирователи шины адреса, регистр масок контроллера прямого доступа к памяти, регистр состояния микропроцессорных модулей, инвертор.
Признаки аналога, совпадающие с признаками заявляемой полезной модели, следующие: генератор тактовых импульсов, ПЗУ, микроконтроллер.
Причины, препятствующие достижению заявляемого технического результата, заключаются в значительном числе внешних выводов, которые нельзя конфигурировать на вход или выход и низкий обмен информацией в модуле управления микропроцессорной системы и, соответственно, узкая область применения устройства.
Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, заключается в расширении функциональных возможностей, в обеспечении линий ввода/вывода конфигурированием на вход или выход в процессе выполнения контроллером программы и в обеспечении обмена информацией в модуле управляющего контроллера.
Технический результат, обеспечиваемый при реализации заявляемой полезной модели, заключается в том, что модуль управляющего контроллера обеспечивает обмен информацией по интерфейсам CAN, интерфейсу RS232, интерфейсу УС и линиям ввода/вывода общего назначения, а также обеспечивает аналоговый ввод и обработку и хранение информации в энергонезависимой памяти.
Для достижения заявляемого технического результата в модуль управляющего контроллера, содержащий микроконтроллер, энергонезависимую память EEPROM, тактовый генератор, выход которого соединен с входом микроконтроллера, дополнительно введены приемопередатчики интерфейсов CAN и RS232, интерфейс pc, стабилизатор питания и супервизор питания, выход супервизора питания и стабилизатора питания соединены с соответствующими входами микроконтроллера, который содержит линии ввода/вывода, которые в свою очередь содержат аналоговые входы, причем входы-выходы микроконтроллера через приемопередатчики интерфейсов CAN, RS232 соединены с интерфейсами CAN и RS232 соответственно, вход-выход энергонезависимой памяти EEPROM через интерфейс I2C соединен с соответствующим входом-выходом микроконтроллера, вход супервизора питания и стабилизатора напряжения соединены с входом напряжения питания микроконтроллера, причем линии ввода/вывода, вход напряжения питания, интерфейсы CAN, RS232, I2C, являются внешними соединителями модуля управляющего контроллера.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где модуль управляющего контроллера 1 содержит микроконтроллер 2, энергонезависимую память EEPROM 3, тактовый генератор 4, приемопередатчики (п/п) CAN, RS232 5, 6, 7, интерфейсы CAN, RS232, I2C 8, 9, 10, 11, супервизор питания 12, стабилизатор питания 13, линии ввода/вывода 14 модуля управляющего контроллера 1 и аналоговые входы 15.
Устройство работает следующим образом. Питание модуля управляющего контроллера 1 осуществляется напряжением (5±0,3) В. Для формирования напряжения питания ядра микроконтроллера 2 используется стабилизатор напряжения 13, на выходе которого формируется напряжение в диапазоне от 2,35 до 2,7 В. Узел микроконтроллера 2 в составе модуля управляющего контроллера 1 может быть выполнен с применением отечественной микросхемы однокристальной микро-ЭВМ (микроконтроллера), зарубежный аналог - микросхема SAK-XC167CI-16F40F фирмы Infmeon Technologies.
Супервизор питания 12 может быть выполнен на микросхеме TLC7701QD и обеспечивает формирование сигнала сброса микроконтроллера 2, необходимого для его корректного запуска при включении питания.
Приемопередатчики интерфейсов CAN и RS232 5, 6, 7 обеспечивают согласование уровней сигналов микроконтроллера 2 с уровнями сигналов интерфейсов CAN и RS232 8, 9, 10 соответственно.
Тактовый генератор 4 формирует сигнал тактовой частоты микроконтроллера 2, имеющего форму прямоугольных импульсов частотой 4 МГц и амплитудой 5 В. Согласование выхода тактового генератора 4 и входа микроконтроллера 2 осуществляется резистивным делителем 1:2 (на чертеже не показано).
Энергонезависимая память типа EEPROM 3 взаимодействует с микроконтроллером 2 по интерфейсу I2С 11.
Модуль управляющего контроллера имеет 90 линий ввода/вывода общего назначения, которые можно конфигурировать на вход или выход в процессе выполнения контроллером программы. 16 линий можно также использовать для ввода аналоговых сигналов. Диапазон изменения напряжения на аналоговом входе составляет от 0 до 5 В.
Микроконтроллер 2 обеспечивает хранение и выполнение управляющей программы.
Модуль управляющего контроллера 1 выполнен в виде мезонина, у которого имеются соединители и элементы крепления (на чертеже не показано) обеспечивающие возможность его установки на другие модули.
На внешние соединители модуля управляющего контроллера выведены:
- вход напряжения питания модуля управляющего контроллера 5±0,3 В, максимальный ток потребления 400 мА;
- интерфейс RS-232C;
- интерфейс CAN в соответствии со стандартом SAE J193 9/11;
- интерфейс I2C;
- незадействованные выводы микроконтроллера (линии ввода/вывода).
Таким образом, за счет введения в модуль управляющего контроллера дополнительных элементов и связей, существенно расширились его функциональные возможности, а следовательно, и область применения в ЭСУ различными агрегатами и узлами автомобильной техники, так же это позволило обеспечить качественно новый уровень управления и контроля технического состояния объектов автомобильной техники за счет оптимизации характеристик управления, защиты агрегатов и узлов от аварийных режимов работы, автоматического контроля технического состояния, автоматизации процедур технического диагностирования объектов автомобильной техники.
Модуль управляющего контроллера, содержащий микроконтроллер, энергонезависимую память EEPROM, тактовый генератор, выход которого соединен с входом микроконтроллера, отличающийся тем, что дополнительно содержит приемопередатчики интерфейсов CAN и RS232, интерфейс УС, стабилизатор питания и супервизор питания, выход супервизора питания и стабилизатора питания соединены с соответствующими входами микроконтроллера, который содержит линии ввода/вывода, которые, в свою очередь, содержат аналоговые входы, причем входы-выходы микроконтроллера через приемопередатчики интерфейсов CAN, RS232 соединены с интерфейсами CAN и RS232 соответственно, вход-выход энергонезависимой памяти EEPROM через интерфейс I2 C соединен с соответствующим входом-выходом микроконтроллера, вход супервизора питания и стабилизатора напряжения соединены с входом напряжения питания микроконтроллера, причем линии ввода/вывода, вход напряжения питания, интерфейсы CAN, RS232, I2 C являются внешними соединителями модуля управляющего контроллера.
