Brevet FR2615017A1 — publié le 19881110

- 1 "Circuit d'entrée et de sortie pour des micro-processeurs, notamment pour des appareils de commande de véhicules auto- mobiles, en particulier la commande optimale de l'injection - d 'essence." L'invention concerne un circuit d'entrée et de sortie pour des microprocesseurs, nota=ment pour des appareils de commande de véhicules automobiles, ce cir- cuit comportant plusieurs entrées de commande et plu- sieurs sortie de commande qui sont reliées entre elles et avec le microprocesseur, par l'intermédiaire de liaisons de transmission de données. Pour l'identification et le traitement de signaux électriques d'un appareil de commande tels que ceux utilisés notamment pour des véhicules automobiles, on met en oeuvre dans des circuits d'entrée et de sortie des comparateurs fonctionnant de façon analogique, qui surveillent les signaux d'entrée analogiques par rapport à des valeurs de seuil. En fonction d'un programme de calculateur et des états de fonctionnement d'un moteur à commander, les taux d'impulsions variables sont -produits dans le circuit d'entrée et de sortie avec des fréquences répétitives susceptibles d'être programmées, pour adap- ter par exemple à une vitesse de rotation modifiée du moteur, les signaux de commande caté sortie. Notamment lors d'application à des appareils de commande de véhi- cules, il est nécessaire qu'une pluralité de signaux de sortie soit délivrée à des instants exactement déter- 2.- minés nour pouvoir, par exemple, comander de façcn optimale l'injection d'essence. Dans les circuits d'entrée et de sortie connus, différents composants électroniques doivent 8tre connectés ensemble pour pouvoir assurer les multiples fonctions de traitement de signaux et les ultiples fonctions de commande. L'invention a pour but de remédier aux-in- convénients des circuits d'entrée et de sortie conrus, et elle concerne à cet effet, un circuit caractérisé en ce que pour les entrées analogiques dont les niveaux sont rapDortés à la tension d'alimentation, il est prévu un ou plusieurs comparateurs avec une tension de référen- ce glissant en fonction de la tension d'alimentation. Dans un circuit d'entrée et de sortie con- forme à l'invention, on a l'avarntage que grace à une tension de référence glissante, de fortes fluctuations de la densité, telles qu'elles se produisent en fonction du fonctionnement et de la température dans des véhicu- les automobiles, sont sens inconvénient pour une surveil- lance exacte des signaux analogiques d'entrée. La ten- sion de référence glisse de façon correspondante à une modification intervenant de la tension de batterie, de sorte que même pour un abaissement de la tension de bat- terie à la moitié de sa valeur de consigne, les signaux d'entrée à surveiller également abaissés en ce qui con- cerne leur tension, peuvent être surveillés par les com- parateurs. Ceci n'est pas possible dans le cas de compa- rateurs classiques avec une tension de référence cons- tante. La tension de référence glissante, est de préférence, obtenue par l'intermédiaire d'un diviseur de tension constitué de deux résistances, et qui est placé entre la tension de batterie et la masse. A la prise de ce diviseur, on a alors la tension de référence souhaitée, glissant avec la tensicn de bat.erie. Pour plusieurs comparateurs, un seul diviseur de tension peut être utilisé' pour fournir la tension de r-'éfrence, grâce à quoi on réalise une économie importante sur les composants. Pour obtenir une réaction aussi rapide que possible sur les valeurs de seuil se modifiant, il est prévu des comparateurs qui contrôlent à leurs entrées les valeurs numériques, en ce qui concerne l'égalité et en ce qui concerne la condition "> ", et qui, lors- que ces conditions sont satisfaites, délivrent un signal de sortie. Ceci présente, par rapport au compara- teur numérique courant qui ne contr8le que l'égalité, l'avantage qu'une valeur de seuil se modifiant, provo- que une réaction plus rapide du comparateur. Ceci est notanrent avantageux lorsque la valeur de seuil est comparée avec les valeurs d'un compteur vers le bas, grâce à quoi, un taux d'impulsions déterminé du signal de sortie du comparateur est établi. Si la valeur de seuil se modifie, le taux d'impulsions se modifie dans le cas d'un comparateur, conforme à l'invention, à un instant plus précoce que dans le cas de comparateurs classiques. Plusieurs comoarateurs peuvent être reliés par l'une de leurs entrées à la sortie d'un compteur vers le bas, de sorte qu'on peut obtenir ainsi diffé- rents taux d'impulsions en appliquant des valeurs de seuil numériques différentes, sans qu'à cet effet, plu- sieurs compteurs vers le bas soient nécessaires. Dans les circuits d'entrée et de sortie intégrés classiques, il est seulement prévu un nombre limité de sorties à haute vitesse, qui souvent ne suffi- sent pas, compte tenu de leur nombre, notamment pour les problèmes de commande dans les véhicules automobiles. Ces sorties dites HS0 peuvent être augmentées dans un circuit d'entrée et de sortie, en ce qu'entre une inter- 4.- face de sortie et les liaisons internes de transmission de données, sont branchés des registres de sortie (verrou de sortie) supplémentaires, dont l'entrée de préparation est reliée à la sortie HSO de l'unité centrale du proces- seur. En amont d'un tel registre de sortie, peut être branché un registre de préparation supplémentaire, de sorte que lors de l'apparition d'un signal HSO, le re- gistre de sortie transmet son-contenu instantanément à l'interface de sortie et prend en charge simultanément le contenu du registre de préparation. De cette façon, un traitement et une transmission des informations de commande en temps utile, sont possibles dans une plus large étendue. Grâce aux dispositions décrites, il est possible d'obtenir pour une commande entrée et sortie, un degré d'intégration élevé, auquel cas, l'ensemble des fonctions est intégré sur une puce. D'autres caractéristiques de l'invention per- mettent d'envisager des compléments avantageux et des améliorations. Suivant une caractéristique de l'invention, au moyen d'un diviseur de tension relié à la tension d'alimentation, la tension de référence pour plusieurs comparateurs est obtenue à la prise de ce diviseur. Selon une autre caractéristique de l'invention, entre des valeurs de seuil mémorisées sous forme numéri- que ou bien codées et qui peuvent être actualisées par le microprocesseur, et des états de comptage actuels d'un compteur vers le bas déterminant un taux d'impulsions ou un résultat analogue, est branché un comparateur qui dé- délivre un signal en cas d'égalité ou bien lorsque la valeur de seuil est supérieure à l'état de comptage. Suivant une autre caractéristique de l'inven- tion, une sortie du compteur est reliée à plusieurs com- parateurs aux autres entrées desquelles sont appliquées 5.- différentes valeurs de seuil. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, entre les liaisons internes de transmission de données et une interface de sortie, est inséré un registre-de sortie dont l'entrée de réserve est reliée avec une sortie à vitesse élevée de l'une des centrales du processeur. - Enfin, selon une autre caractéristique de l'invention, le registre de sortie et les liaisons in- ternes de transmission de données, est branché un registre de préparation supplémentaire. L'invention va 4tre exposée plus en détail ci-après en se référant aux exemples de réalisation re- présentés sur les dessins ci-joints, dans lesquels: - la figure 1 est un diagramme par blocs d'un circuit d'entrée et-de sortie conforme à l'invention, - la figure 2 est un diagramme par blocs plus détaillé d'un dispositif contenu dans la figure 1 pour la mise en place de différents taux d'impulsions, - la figure 3 montre deux diagrammes des signaux intervenant dans le schéma Dar blocs selon la figure 2, - la figure 4 montre des comparateurs avec une tension de référence dépendant de la tension de bat- terie, - les figures 5 et 6"sont des shémas par blocs avec des registres supplémentaires pour l'extension de la sortie HSO, - la figure 7 est un diagramme d'impulsions de différents signaux intervenant dans le cas d'un moteur à six cylindres. De schéma par blocs représenté sur la figure 1, comporte une interface 1 bidirectionnelle, à laquelle sont raccordées des liaisons de transmission de données 0D, CD et ID. La liaison de transmission de données OD 6.-peut, tout conme les autres liaisons -e trans.is-ion de données, être réalisée à huit exe-.aires et constitue les lignes de transmission de données au départ. La liaison de transmission de données ID représente la li- gne de transmission de données pour les données arri- vPnt par l'intermédiaire de l'interface 1, tandis que CD constitue la ligne de.transmission de données de con- tr8le. Dans un dispositif de comparateur 2, qui comprend plusieurs comparateurs K, des signaux analogiques d'entrée 10 à 19 sont comparés avec une tension de réfé- rence UR. La tension de référence UR est dérivée de la tension de batterie UB, par l'intermédiaire d'un con- vertisseur de tension 3 qui peut être réalisé sous la forme d'un diviseur de tension. La constitution du circuit de comparateur 2 est exposée plus en détail à l'aide de la figure 4. Dans le schéma par blocs selon la figure 1, il est indiqué d'autres interfaces 4 à 8, qui délivrent les signaux de commande et qui les reçoivent également comne cela est indiqué par les flèches directionnelles c8té sortie. Dans le cas de ces interfaces, il s'agit de registres (verrou) qui peuvent être réalisés par des bas- cules. En amont de l'interface 5, sont branchés un regis- tre de préparation 9 et un registre de sortie 10, l'en- rée de réserve du registre de sortie 10, étant reliée à un signal d'excitation de vitesse élevée, d'une sortie HS0. Les données arrivant par l'intermédiaire de la liai- son de transmission de données ID sont tout d'abord stockées de façon intermédiaire dans le registre de pré- paration 9, et prises en charge dans le registre de sor- tie 10 lors de l'apparition d'un signal d'excitation HSO. Simultanément, l'information déjà contenue dans le registre de sortie 10, est transmise à l'interface 5. Une description plus complète du registre de préparation 2615.017 7.-- et du registre de sortie 9, 10, va être dornée en s'ai- dant des figures-5 et 6. Sur la figure 1, est en outre prévu un dis- positif 11, qui est utilisé pour ia mise en réserve de différents taux d'impulsions à la sortie des interfaces 7, 8. A cet effet, il est prévu une unité de comparaison de comptage numérique 12, qui est décrite ciaprès à l'aide de la figure 2. Sur la figure. 2, la liaison de transmission de données ID aboutit à plusieurs registres 13 à 21, dont les registres (verrous) 17 à 21, sont reliés côté sortie aux entrées de comparateurs 22 à 26. Les autres sorties des comparateurs 22 à 26 sont reliées aux compteurs C1 à C3. Les comparateurs 22 à 26 comparent les valeurs de seuil numériques déposées dans les registres 17 à 21 avec les états actuels respectifs de comptage des comp- teurs C1 à C03 qui revêtent la forme de compteurs vers le bas. Si la valeur de seuil est supérieure ou égale à l'état de comptage correspondant, le comparateur corres- pondant délivre côté sortie, un signal vers la bascule RS branchée à sa suite. Aux sorties TV0 à TV4, il appa- rait ainsi des signaux de commande avec des taux d'im- pulsions différents, qui, entre autres, détendent des valeurs de seuil numériques, respectivement mises en place. Des compteurs C1 à 03 sont sollicités à leur entrée de synchronisation CL par une fréquence détermi- née qui est fournie par un diviseur de fréquence FD. Par l'intermédiaire de commutateurs S1 à S3, des fréquences différentes fl à f3 peuvent être sélectionnées. Le signal de synchronisation c8té entrée CL, qui est appliqué à l'entrée du diviseur de fréquence PD, y est converti en des fréquences différentes qui en- gendrent également, par l'intermédiaire d'un compteur vers le bas C4 et d'une bascule 27, un autre signal de sortie PL. 8.- Sur la figure 3, sont représentés deux dia- grammes avec les m8mes échelles de tenps, l'un de ces diagra.imes montrant le signal de sortie A3 du compteur C3, tandis que le diagranme indiqué au dessous indique le signal c8té sortie TVO. A l'instant tl, la valeur initia- le de seuil a qui est déposée sous forme numérique dans le registre 21, passe à la valeur b qui se situe au- dessus de l'état de comptage apparaissant à cet instant à la sortie A3. Le comparateur 26 (figure 2) constate toutefois également à l'instant tl, que la valeur de seuil b se situe au-dessus de l'état de comptage actuel, et il délivre ainsi un signal de sortie grâce à quoi le signal à la sortie TVO passe sur "'1i. Les autres compara- teurs 22 à 26 coopèrent de la même façon avec les comp- teurs C1 à 03, de sorte qu'aux sorties TVO à TV4, on obtient des signaux avec des taux d'impulsions diffé- rents. Sur la figure 4, est représenté, partielle- ment de façon plus détaillée, le circuit de comparaison 2 avec les entrées 10 à 19 (figure 1). La tension de bat- terie UB est réduite à la tension de référence UR par l'intermédiaire d'un diviseur de tension UD qui est constitué de deux résistances Ri et R2. Cette tension de référence UR s'applique aux entrées négatives de plu- sieurs comparateurs aux autres entrées desquelles des si- gnaux de mesure, des signaux de commutation ou bien des signaux analogues sont appliqués en tant que signaux d'entrée EO, E1 qui sont de la même façon, réduits à des valeurs plus basses au moyen du diviseur de tension. Le signal d'entrée EO peut, par exemple, correspondre à la tension du relais de démarrage du moteur, tandis que par exemple, le signal d'entrée El correspond à la ten- sion appliquée au feu Stop du véhicule. De cette façon, plusieurs dispositifs électriques d'un véhicule automo- bile peuvent. tre surveillés en ce qui concerne leur apti- 9.- tude au fonctionnement, ou bien leur ètat.e fonctionne- ment resectif. -Les tensions aDpliquées aux entrées des comuarateurs K et qui doivent être comparées ensem- ble, dépendent de la même façon de la tension U3 de la batterie et sont ainsi soumises de la même façon aux fluctuations qui surviennent dans la tension de la batte- rie. Les sorties VO à V9 délivrent des signaux d'états caractéristiques aux liaisons de transmission de données OD (figure 1). Sur la figure 5 et sur la figure 6 sont in- dilqués des schémas par blocs qui montrent notamrent la disposition d'un registre supplémentaire 10 et sur la figure 6, d'un registre de préparation supplémentaire 9. L'entrée de réserve (apte au verrouillage) du registre' de sortie 10 (verrou de sortie) est reliée à la sortie HSO0 de l'unité centrale de processeur CPU, qui commande la transmission des données et les données par l'inter- médiaire de la sortie. Par le circuit supplémentaire Z1 (figure 5) ou bien par le circuit supplémentaire complété Z2 (figure 6), une extension des sorties HSO qui garantis- se un traitement et une transmission ranide des signaux, est possible. Les autres dispositifs des circuits selon les figures 5 et 6 sont constitués par une interface d'en- trée SI, un convertisseur analogique-numérique AD, un décodeur DC, un registre X (verrou) une EPROM, une RAM et une interface de sortie AI. Ces différents dispositifs sont reliés entre eux par l'intermédiaire de plusieurs liaisons de transmission de données, et de liaisons de contrôle. Les diagrammes d'impulsions IP1 à IP9 repré- sentés sur la figure 7 ont la signification suivante: IP1 est le signal de vilebrequin, IP2 est le signal de l'arbre à came, IP3 à IP8 sont les signaux d'allumage intervenant sur les 10.- six liaisons d'allumage d'umn moer à six cylindres, IP9-est le signal de déclenchement -3S0 (signal d'une sor- tie à vitesse élevée). L'ensemble des diagrames d'imp-ulsions ainsi représenté IP1 à IP9 ont la même échelle de temps. Le signal HS0 est un signal de déclenchement, qui en synchronisme avec le vilebrequin ou bien d'une au- tre façon constitue un signal de temps réel. A chacun des instants indiqué par "1", le signal de déclenchement HS0 (IP9) se modifie de façon que sa valeur passe de "0" à "1". Ainsi apparaissent, à la sortie du registre de sortie 10, les données inscrites à un instant précé- dent dans le registre de préparation 9, et représenta- tives de l'état des liaisons d'allumage (IP3 à IP8) à l'instant "1". Ce processus n'est pas influencé par d'autres sollicitations d'interruption de la CPU et a donc lieu exactement à l'instant prédéterminé. Le changement de potentiel de la sortie HSO0 libère également une interruption de priorité secondaire, ce qui garantit que d'autres interruptions ayant lieu à l'instant "1i' ne sont pas gênées dans leur déroulement. Cette interruption HS0 est traitée par la CPU à partir de l'instant "2". A cet instant, le potentiel de l'entrée de réserve apte au verrouillage) du registre de sortie 10, est tout d'abord ramené de "1" à "0"t et ensuite, les données caractéristiques pour l'instant d'allumage suivant, sont inscrites dans le registre de préparation 9. Cette inscription dans le registre de préparation 9 peut également avoir lieu à un instant plus tardif, éven- tuellement plus favorable pour le traitement du programme en temps réel. Il doit toutefois prendre fin avant le prochain changement de potentiel de "0" à "1" sur l'en- trée de réserve du registre de sortie 10. De cette façon, la sortie exacte de plusieurs événements à l'aide d'une seule sortie HS0 est rendue 1 6. 0 possible, sans que, de ce fait, le déroulement du temps réel du programme de com.ande soit perturbé. L'attention est attirée sur le fait que les conducteurs de liaison ou bien les liaisons de transmis- sion de données entre les différents dispositifs, sont représentés cpar un seul trait pour des raisons de.sim- plicité sur les dessins,- bien que ces liaisons soient constituées en réalité par plusieurs conducteurs paral- lèles, comme cela est habituellement prévu pour la trans- mission en parallèle des données. Le terme EPROM signifie: Mémoire morte programmable éffaçable. Le terme RAM signifie: Mémoire vive. 26150 7 12.- R E V E N D I C A I 0 N S 1.- Circuit d'entrée et-de sortie pour des micro-processeurs, notamernt pour des apareils de com- mande de véhicules automobiles, ce circuit comportant plusieurs entrées de commande et plusieurs sorties de commande qui sont reliées entre elles et avec le micro- processeur, par l'intermédiaire de liaisons de trans- missiDn de données, circuit caractérisé en ce que pour les entrées analogiques (10 à 19)'dont les niveaux sont rapportés à la tension d'alimentation (UB), il est prévu un ou plusieurs comparateurs (K) avec une tension de référence (UR) glissant en fonction de la tension d'alimentation (UB). 2.- Circuit selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce qu'au moyen d'un diviseur de tension (UD) relié à la tension d'alimentation (UB), la ten- sion de référence (UR) pour plusieurs comparateurs (K) est obtenue à la prise de ce diviseur. 3.- Circuit selon l'une quelconque des re- vendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'entre des valeurs de seuil memorisées sous forme numérique ou bien codées et qui peuvent être actualisées par le micro- processeur, et des états de comptage actuels d'un comp- teur vers le bas (C1 à C3) déterminant un taux d'inpul- sions ou un résultat analogue, est branché un compara- teur (22 à 26) qui délivre un signal en cas d'égalité ou bien lorsque la valeur de seuil est supérieure à l'état de comptage. 4.- Circuit selon la revendication 3, carac- térisé en ce qu'une sortie (A3) du compteur est reliée à plusieurs comparateurs (25, 26) aux autres entrées desquelles sont appliquées différentes valeurs de seuil. 5.- Circuit selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'entre les liai- sons internes de transmission de données (ID) et une lJ.- interface de sortie (5) est inséré un registre de sor- tie (10) dont l'erntrée de réserve est reliée avec une sortie à vitesse élevée (oe) de l'-une -es centrales (CPU) du processeur. 6.- Circuit selon la revendicatior 5, carac- térisé en ce qu'entre le registre de sortie (10) et les liaisons internes de transmission de données (ID), est branché un registre de préparation supplémentaire (9).