车载电脑的功能实现

摘　要：随着计算机和汽车工业的发展，车载电脑将发挥十分重要的作用。车载电脑可以从汽车传感器和其他部件接收信息，依据信息作出决定，根据决定采取行动。当其运算并做出决定时，其它部件对计算机进行支持。因此车载电脑能快速地接通或断开执行机构，实现其功能。

关键词：车载电脑　输入　运算　存储　输出

中图分类号：TP39

文献标识码：A

文章编号：1007-3973（2012）006-001-02

1 引言

最近英国国家微电子学会主办的“未来的世界”研讨会上，与会专家认为，在汽车上安装更加智能的微型计算机系统、在城市部署综合交通系统能让驾驶变得更安全、智能和环保。计算机使汽车工业发生了革命性的变化，深刻地影响着人们的生活。1981年以前的汽车被称为“BC”（before computer）汽车。现在平均每辆车安装有25个到30个电子控制单元，豪华汽车可能安装有80个以上的电子控制单元。这些微型计算机控制着汽车的各个方面，包括汽车的稳定性、电力分配、安全性等。从功能实现来看，云端运算技术将成为车载电脑发展趋势。根据研究机构预测，在未来的五到十年中，全球的智能车载信息系统产品的销售将保持高速增长。

2 车载电脑

现代汽车，其控制系统由传感器、执行部件和计算机三部分组成。控制系统的功能是调节动力传动系和其他辅助系统，而动力传动系控制模块PCM（power train control module）是控制系统的核心，它协调发动机和变速器的运行、进行数据处理、保持计算机之间的通讯，并发出控制汽车运行的指令。车载电脑作为汽车电子产品的集成化产品，由计算机主板模块、黑匣子无线接收装置、故障监测系统、音箱液晶显示器、扩充接口、防震磁盘模块光驱组成。其系统采用标准微机体系结构进行设计，是集计算机多媒体技术、数据库技术、卫星定位技术、传感技术为一体，通过电压信号发出和接收信息。电压即电动势之差，它不能在电路中流动，但可以作为一种信号传递。计算机将输入信息或数据转换成电压信号组合，而电压信号组合又代表一定的数字组合。数字组合可以是各种信息——温度、速度、单词甚至字母。计算机能够处理接收到的电压信号，然后再传输处理后的数据。

3 功能实现

3.1 输入

计算机通过输入装置接收电压信号。输入装置可以是一个简单的按钮，或仪表盘上的一个开关，或汽车发动机上的传感器。来自开关、发动机控制模块和仪表盘的信号是以二进制码形式进入计算机。汽车上使用的各种机械、电子和电磁传感器用来测量车辆速度、发动机转速、空气压力、尾气中氧含量、空气流量、发动机冷却液温度等参数。图中每一个传感器都将信息参数转变成电压信号传输。来自传感器的信号是模拟信号，须先经过输入处理，将微弱的电压信号放大，转换成计算机使用的二进制语言，以便于计算机进行处理。这一处理步骤可以在计算机内部进行，有些传感器本身也具备信号处理能力。

3.2 运算

计算机内部的电子逻辑电路根据其程序指令对接收到的输入信号进行运算处理。这些逻辑电路将输入的电压信号或数据转换成输出电压信号或指令。计算机通过对输入信息进行检测，以保证传送信息的电路工作正常。计算机知道，如果输入电路是断路时，其每个输入电路产生什么电压。计算机监视着每个输入信息，以保证其处于两个电压之间，否则会怀疑该电路工作有故障。有时计算机做出某些决定是很简单的。例如，当发动机冷却液温度高到一定程度时，冷却液温度/风扇指示灯就亮起。计算机需要做的是观察温度，将其与程序中的设定值加以比较。

而其它的决定要复杂得多。如图3所示，当发动机温度低或氧传感器由于温度不够而不能 提供有用变化的电压信号时，计算机就以开环模式运行。只要所有条件满足，且氧传感器发挥作用，计算机就以闭环模式控制燃油供应量。简言之，做出决定的过程需要计算机要对每个存储的输入信息进行运算、比较和检查。

3.3存储

计算机程序指令存储在电子记忆单元中。一些程序需要存储一些输入数据作为以后的参考或将来处理使用。同样，输出指令在传送到系统的执行机构前也可能会延迟或被存储。

车载计算机使用两种类型的随机存储器：易失（volatile）和非易失（nonovolatile）存储器。易失存储器内的所有数据在点火开关关闭后消失。KAM(Keep- alive -memory)存储器可以直接通过导线与蓄电池相连，避免在点火开关关闭后出现数据丢失。临时存储器和KAM都有一旦失去电源其存储数据丢失的缺点，程控收音机在蓄电池断开后会丢失所有的波段设定就是一个例子。所有的波段信息都存储在随机存储器（RAM）内，当重新与蓄电池相连时，就必须重新设定波段。系统故障代码通常也存储在随机存储器内，通过断开蓄电池电源的方法檫除故障代码。

非易失随机存储器在蓄电池电源断开后能保存信息。汽车里程表便是一个应用例子，它能记录汽车行驶的总里程。当速度计需要更换时，可以将里程表芯片从所需要更换的速度计上拆下来装到新的速度计上。

3.4 输出

计算机处理输入信号后，将向系统的其他装置发出电压信号或指令。计算机可以向仪表盘发信号，以便驾驶员得到发出的信息。也可以向发动机控制模块发出信号，使发动机计算机了解有关的工作状态。也可以向执行器发出信号，以执行其决定，快速接通设备和断开设备。

比如计算机能够迅速地接通和断开喷油器等设备，或者使驱动器在一定时间内保持某种状态。我们知道驱动器是将电能转换成机械运动的电气或机械装置，用驱动器可以调节发动机怠速，改变悬挂系统高度或调整空燃比，实现输出。计算机之间还可以用其输入和输出功能保持相互联系或控制。这意味着通过计算机网络系统，一台计算机的输出信号可以作为另一台计算机的输入信号。

4 结语

美国汽车工程师协会（SAE）标准J-1930中规定用PCM来表示使用计算机来控制汽车发动机和传动装置。汽车上各种传感器的输入信号转换成数字信号后，计算机就能够明白并使用这些信号所代表的意义，接通和断开各种控制发动机运行的输出装置，实现功能。车载计算机将是未来汽车的必备装置，在不久的将来，汽车很可能会成为拥有嵌入式计算机最多的产品。

参考文献：

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