灵活配置的数模转换 IP 核 技术领域 本发明涉及一种发动机的电子燃油喷射 (electronic fuelinjection， EFI) 系统， 例如用于船用或车用发动机， 特别是涉及一种发动机的电子燃油喷射系统中的电子控制装 置 (electronic control unit， ECU)。
背景技术 发 动 机 的 EFI 系 统 可 以 划 分 为 三 个 子 系 统， 分别是 ： 燃 油 传 送 子 系 统 (fuel delivery system)、 进气子系统 (air induction system) 和电子控制子系统 (electronic control system)。其中， 电子控制子系统包括 ECU、 各种传感器、 燃油喷射器总成 (fuel injector assembly) 等。
目前， 发动机 EFI 系统中的 ECU 一般选用单片机 (microcontroller， 微控制器 )。 随着发动机控制精度要求日益提高以及控制功能日益复杂， 单片机的运算处理能力已难以 胜任处理大量信息的要求。例如对缸内燃烧过程控制时， 必须在发动机燃烧过程极短时间 内 ( 微秒级 ) 采集并处理相关信息并进行逐缸控制。
同 时， 作 为 特 殊 应 用 集 成 电 路 (application specific integratedcircuit， ASIC) 的单片机也有一些 “先天” 不足。例如单片机的生命周期和发动机的生命周期不一 致， 可能导致单片机停产后给发动机维修带来不便 ； 在电子控制子系统小批量生产时， 这一 矛盾尤为突出。
FPGA(Field Programmable Gate Array) 即现场可编程门阵列， 它是在 PAL、 GAL、 EPLD 等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路 (ASIC) 领域中的 一种半定制电路而出现的， 既解决了定制电路的不足， 又克服了原有可编程器件门电路数 有限的缺点。 FPGA 的使用非常灵活， 同一片 FPGA 通过不同的编程数据可以产生不同的电路 功能。
发明内容 本发明所要解决的技术问题是提供一种灵活配置的数模转换 IP 核， 其可以提高 计算速度 ； 降低软件实现的复杂程度， 有利提升系统运行的稳定性， 有利于加快开发调试和 维修维护速度。
为了解决以上技术问题， 本发明提供了一种灵活配置的数模转换 IP 核， 包括 ： 模 数转换控制 IP 核， 以及与所述模数转换控制 IP 核连接的 ： 首缸压缩上止点信号输入端 ； 曲 轴信号输入端 ； 来自应用层的工作模式设定信号输入端 ； 输出给应用层的采样数字值输出 端； 采样完成中断信号输出端和采样错误中断信号输出端 ； 给外部 AD 芯片的片选信号和时 钟信号输出端 ； 所述模数转换控制 IP 核为现场可编程门阵列， 其对外部 AD 芯片进行不同同 步模式的数据采集。
本发明的有益效果在于 ： 本发明灵活配置的数模转换 IP 核可以利用 FPGA 的硬件 计算能力， 从而大大提高计算速度 ； 并将模数转换控制功能模块固化为 FPGA 硬件 (IP 核 )，
以芯片级提供应用， 从而使得整个系统呈现模块化和层次化， 降低了软件实现的复杂程度， 有利于提升系统运行的稳定性， 有利于加快开发调试和维修维护速度。 附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图 1 是本发明实施例所述灵活配置的数模转换 IP 核的示意图 ；
图 2 是本发明实施例所述第一缸压缩上止点信号的示意图 ；
图 3 是本发明实施例所述曲轴信号的示意图。 具体实施方式
本发明所述的模数转换控制 ADC 模块主要用于发动机相关的压力、 温度等模拟量 信号进行采集， 将采集信号发送给上层软件应用处理。请参阅图 1， 模数转换控制 ADC 模 块的输入信号包括 ： 来自 EPA 模块的首缸压缩上止点信号、 处理后的曲轴信号 ； 来自外部 AD( 模数转换 ) 芯片的串行数据 ； 和来自应用层的工作模式设定。模数转换控制 ADC 模块 可以通过相位同步、 软件触发同步或定时触发同步模式进行外部模拟量数据的采集。 其中第一缸压缩上止点信号 (Sig_BIP_Bef_30degrees) 表征每个发动机工作循 环的起点。
曲轴信号 (Sig_Hdl_CrS) 为曲轴齿信号。曲轴转一圈为 360° CA(CA 表示曲轴转 角 )， 通过曲轴齿信号分割角度， 提高发动机相位的辨识精度， 如 60 个曲轴齿信号， 就可以 达到分辨率为 6° CA。以上两个信号如图 2 所示。
图 1 中 DOUT 信号为 AD 芯片输出的串行数字值。
工作模式设定信号由上层软件设定， 主要用于控制模块使能、 工作模式 ( 软件同 步模式、 定时同步模式、 角度同步模式 )、 滤波设置、 定时启动模式下采集周期设定、 角度同 步触发模式下每个齿的采样使能。
模数转换控制 ADC 模块的输出信号包括 ： 输出给应用层的采样数字值、 采样完成 中断信号、 采样错误中断信号 ； 输出给外部 AD 芯片的片选信号和时钟信号。
其中采样数字值为 IP 核内缓存寄存器所存储的 AD 转换后数字值以及采样角度 值。
采样完成中断信号为采样过程结束后， IP 核发出的中断信号。根据不同的工作模 式， 当采样工作完成后， 使用中断方式告知上层软件。
采样过载错误中断信号为 IP 核发出的中断信号。根据不同工作模式， 当采样完成 后没有从缓存寄存器中读出转换后的数值， 而新的转换已经完成， 此时发出过载错误中断 告知上层软件。
图 1 中 CS 片选信号的作用是控制 AD 芯片使能工作。
图 1 中 CLK 是由 IP 发出 AD 芯片所需的工作时钟信号。
模数转换控制 ADC 模块根据应用层的要求， 对外部 AD 芯片进行不同同步模式的数 据采集， 并进行对应的信号滤波。 所述同步模式包括 ： 软件同步模式、 定时同步模式、 角度同 步模式， 由所述 “工作模式设定” 信号确定。
本发明并不限于上文讨论的实施方式。 以上对具体实施方式的描述旨在于为了描
述和说明本发明涉及的技术方案。 基于本发明启示的显而易见的变换或替代也应当被认为 落入本发明的保护范围。以上的具体实施方式用来揭示本发明的最佳实施方法， 以使得本 领域的普通技术人员能够应用本发明的多种实施方式以及多种替代方式来达到本发明的 目的。