JP5010144B2

JP5010144B2 - Ｐｆｍ信号取り込み装置

Info

Publication number: JP5010144B2
Application number: JP2005372893A
Authority: JP
Inventors: 康弘田中
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-12-26
Filing date: 2005-12-26
Publication date: 2012-08-29
Anticipated expiration: 2025-12-26
Also published as: JP2007170356A

Description

本発明は、ＰＦＭ信号取り込み装置に関し、パルス周波数が変調されたＰＦＭ信号を取り込んで復調するＰＦＭ信号取り込み装置に関する。

エンジンの吸入空気の流量を測定するデジタルエアフローメータは、吸入空気の流量に応じたパルス周波数のＰＦＭ（ＰｕｌｓｅＦｒｅｑｕｅｎｃｙＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ：パルス周波数変調）信号を出力している。このＰＦＭ信号をエンジン制御用のＥＣＵ（電子制御装置）に取り込んで吸入空気の流量を復調する場合、従来のＥＣＵは、ＰＦＭ信号のパルス立ち上がりもしくは立ち下がりのエッジ毎に割込みを発生し、割込み処理の中でインプットキャプチャレジスタからエッジ入力時刻値をＲＡＭに取り込み、前回のエッジ入力時刻値と比較することでパルスの周期を算出し、パルスの周期を流量に変換することが一般に行われていた。

なお、特許文献１には、センサ部からの流量に対応するパルス信号の周期より求められた周波数を測定し、周波数に基づいて瞬時流量を算出することが記載されている。

特許文献２には、メモリに格納されたパルス立ち上がり数からパルス周期を演算することが記載されている。

特許文献３には、センサ情報をメモリに書き込むのにＤＭＡを用いることでタイマ割り込みによる負担を軽減することが記載されている。
特開２０００−９７７３９特開平５−５２７７３号特開２００１−４８４１６

従来のＰＦＭ信号取り込み装置は、ＰＦＭ信号のエッジ毎に割込み処理でインプットキャプチャレジスタからエッジ入力時刻値をＲＡＭに取り込まなければならない。デジタルエアフローメータでは、大流量の場合にＰＦＭ信号のパルス間隔は数１０μｓｅｃとなり、このパルス間隔では割込み処理を実施できないという問題があった。ちなみに、エンジン回転同期の割込み処理は、回転数６０００ｒｐｍにおいて２８０μｓｅｃ間隔で行われ、これより頻度の高い割込み処理の追加は実質的に無理である。

本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、低周波数から高周波数までのＰＦＭ信号を取り込んで復調することができるＰＦＭ信号取り込み装置を提供することを目的とする。

本発明のＰＦＭ信号取り込み装置は、エアフローメータから出力されるパルス周波数が変調されたＰＦＭ信号を取り込んで復調するＰＦＭ信号取り込み装置において、
前記ＰＦＭ信号の立ち上がりまたは立ち下がりのエッジ毎にタイマ値をメモリにＤＭＡ転送するＤＭＡ制御手段と、
所定期間毎に、前記メモリから最新の２つのタイマ値を読み出してパルス周期を求め、前記パルス周期から前記ＰＦＭ信号を復調する復調手段を有し、
前記メモリに格納されるタイマ値の数は、所定数で、かつ、前記ＰＦＭ信号の周波数が最小の場合に前記所定期間内に得られる前記ＰＦＭ信号のパルス数であることにより、低周波数から高周波数までのＰＦＭ信号を取り込んで復調することができる。

前記ＰＦＭ信号取り込み装置において、
前記復調手段は、前記メモリからタイマ値を読み出す際に前記メモリに前記所定数のタイマ値が格納されていない場合、前回復調した値を保持することができる。

また、本発明のＰＦＭ信号取り込み装置は、エアフローメータから出力されるパルス周波数が変調されたＰＦＭ信号を取り込んで復調するＰＦＭ信号取り込み装置において、
前記ＰＦＭ信号の立ち上がりまたは立ち下がりのエッジ毎にタイマ値をメモリにＤＭＡ転送するＤＭＡ制御手段と、
所定期間毎に、前記メモリから最新の２つのタイマ値を読み出してパルス周期を求め、前記パルス周期から前記ＰＦＭ信号を復調する復調手段を有し、
前記メモリに格納されるタイマ値の数は、所定数で、かつ、前記ＰＦＭ信号の周波数が最大の場合に前記所定期間内に得られる前記ＰＦＭ信号のパルス数以上であることにより、低周波数から高周波数までのＰＦＭ信号を取り込んで復調することができる。

本発明によれば、ＰＦＭ信号が高周波数であってもＰＦＭ信号を取り込んで復調することができる。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態について説明する。

＜ＰＦＭ信号取り込み装置の構成＞
図１は、本発明のＰＦＭ信号取り込み装置の一実施形態のブロック図を示す。同図中、デジタルエアフローメータ１０は、吸入空気の流量に応じたパルス周波数の図２に示すようなＰＦＭ信号を生成して、エンジン制御用のＥＣＵ２０に供給する。

ＥＣＵ２０は、内部にジェネラルタイマ２１、インプットキャプチャレジスタ２２、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）２３，２４、ＤＭＡＣ（ＤｉｒｅｃｔＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）２５、ＡＬＵ（ＡｒｉｔｈｍｅｔｉｃａｎｄＬｏｇｉｃＵｎｉｔ）２６、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）２７を有している。ＰＦＭ信号はＩＯポート２８に供給される。

ジェネラルタイマ２１はシステムクロックをカウントしてタイマ値を生成すると共に、ＥＣＵ内部で使用する各種タイミング信号を生成している。上記タイマ値はインプットキャプチャレジスタ２２に供給され、４ｍｓｅｃ周期のタイミング信号はＡＬＵ２６に供給される。

インプットキャプチャレジスタ２２は、ＩＯポート２８から供給されるＰＦＭ信号のパルス立ち下がりのエッジでトリガされ、そのタイミングでジェネラルタイマ２１から供給されるタイマ値を格納し、格納したタイマ値をＲＡＭ２３に供給する。ＲＡＭ２３には、複数のタイマ値が格納される。

ＤＭＡＣ２５は、ＩＯポート２８から供給されるＰＦＭ信号のパルス立ち下がりのエッジでトリガされ、そのタイミングでインプットキャプチャレジスタ２２に格納されているタイマ値を読み出しＲＡＭ２３にＤＭＡ転送する。また、ＤＭＡＣ２５はＲＡＭ２３の書き込み用のアドレスポインタ（ＤＴＣＲ２）を管理する。

ＡＬＵ２６は、ジェネラルタイマ２１から４ｍｓｅｃ周期のタイミング信号を供給される毎に、ＲＯＭ２７に格納されている流量演算処理のプログラムを実行する。この流量演算処理で、ＡＬＵ２６はＤＭＡＣ２５から２つのタイマ値を読み出して、ＰＦＭ信号の周期を演算し、この周期を吸入空気の流量に換算してＲＡＭ２４に格納する。ＲＡＭ２４に格納された流量は、ＡＬＵ２６で実行される燃料噴射量制御処理等の別の処理で使用される。

＜第１実施形態＞
図３（Ａ），（Ｂ）はＡＬＵ２６が実行するソフトウェア処理の第１実施形態のフローチャートを示す。この実施形態では、デジタルエアフローメータ１０の出力するＰＦＭ信号は、周波数が最小の場合に４ｍｓｅｃ内に３パルス以上とされており、ＲＡＭ２３に格納されるタイマ値の数は、ＰＦＭ信号の周波数が最小の場合に４ｍｓｅｃ内に得られるＰＦＭ信号のパルス数である「３」とされている。

図３（Ａ）の処理は電源投入時等にＡＬＵ２６が実行するイニシャル処理である。同図中、ステップＳ１１でＡＬＵ２６はアドレスポインタ（ＤＴＣＲ２）に「３」を設定する。また、ステップＳ１２でＤＭＡ転送の転送先開始アドレスＭＡＲ２にＲＡＭ２３の所定アドレス（＆ｃａｐｔｉｍ）を設定する。ステップＳ１３でＡＬＵ２６はＤＭＡＣ２５にＤＭＡ許可を与え、転送完了フラグに「０」をセットし、この処理を終了する。

図３（Ｂ）の処理はジェネラルタイマ２１から４ｍｓｅｃ周期のタイミング信号を供給される毎にＡＬＵ２６が実行する流量演算処理である。同図中、ステップＳ２１でＡＬＵ２６は転送完了フラグが「１」であるか否かを判別する。転送完了フラグが「１」の場合はステップＳ２２でｃａｐｔｉｍ［１］からｃａｐｔｉｍ［２］を減算して周期ｃｙｃを算出し、ステップＳ２３で周期ｃｙｃを吸入空気の流量に換算してＲＡＭ２４に格納する。この際に、ＲＯＭ２７に予め設定されている周期／流量マップを用いる。

一方、転送完了フラグが「０」の場合は、何らかの異常でＤＭＡ転送が完了しなかったとみなし、ＲＡＭ２４に格納されている前回の流量を保持する。

次に、ステップＳ２５でＡＬＵ２６はアドレスポインタ（ＤＴＣＲ２）に「３」を設定する。また、ステップＳ２６でＤＭＡ転送の転送先開始アドレスＭＡＲ２にＲＡＭ２３の所定アドレス（＆ｃａｐｔｉｍ）を設定する。さらに、ステップＳ２７でＡＬＵ２６はＤＭＡＣ２５にＤＭＡ許可を与え、転送完了フラグに「０」をセットし、この処理を終了する。

図４は、ジェネラルタイマ２１及びインプットキャプチャレジスタ２２が実行するハードウェア処理の第１実施形態のフローチャートを示す。このハードウェア処理は、ＰＦＭ信号のパルス立ち下がりのエッジが入力されると実行される。

同図中、インプットキャプチャレジスタ２２はステップＳ３１でジェネラルタイマ２１から供給されるタイマ値を格納する。ＤＭＡＣ２５はステップＳ３２でアドレスポインタ（ＤＴＣＲ２）の値が「０」か否かを判別する。そして、「０」ではない場合にのみ、ステップＳ３３でインプットキャプチャレジスタ２２に格納されたタイマ値をアドレスポインタ（ＤＴＣＲ２）が指示するＲＡＭ２３のアドレスに転送し、ＤＭＡＣ２５はステップＳ３４でアドレスポインタ（ＤＴＣＲ２）の値を「１」だけデクリメントして処理を終了する。

一方、ステップＳ３２でアドレスポインタ（ＤＴＣＲ２）の値が「０」の場合は、ステップＳ３５で転送完了フラグに「１」をセットし、この処理を終了する。

この実施形態においては、図２に示すように、イニシャル処理後、ＰＦＭ信号のパルス立ち下がりのエッジが入力される毎に、タイマ値ｔ０，ｔ１，ｔ２がＲＡＭ２３に格納され、次の流量演算処理ではタイマ値ｔ１，ｔ２から吸入空気の流量が求められＲＡＭ２４に格納される。その後、同様にして、ＰＦＭ信号のパルス立ち下がりのエッジが入力される毎に、タイマ値ｔ１０，ｔ１１，ｔ１２がＲＡＭ２３に格納され、次の流量演算処理ではタイマ値ｔ１１，ｔ１２から吸入空気の流量が求められＲＡＭ２４に格納される。

このように、ＲＡＭ２３に格納されるタイマ値の数は、所定数で、かつ、ＰＦＭ信号の周波数が最小の場合に４ｍｓｅｃの所定期間内に得られるＰＦＭ信号のパルス数であるため、低周波数から高周波数までのＰＦＭ信号を取り込んで復調することができる。

＜第２実施形態＞
図５（Ａ），（Ｂ）はＡＬＵ２６が実行するソフトウェア処理の第２実施形態のフローチャートを示す。この実施形態では、デジタルエアフローメータ１０の出力するＰＦＭ信号は、周波数が最小の場合に４ｍｓｅｃ内に３パルス以上とされており、ＲＡＭ２３に格納されるタイマ値の数は、ＰＦＭ信号の周波数が最大の場合に４ｍｓｅｃ内に得られるＰＦＭ信号のパルス数以上であり例えば「２５５」とされている。

図５（Ａ）の処理は電源投入時等にＡＬＵ２６が実行するイニシャル処理である。同図中、ステップＳ４１でＡＬＵ２６はアドレスポインタ（ＤＴＣＲ２）に「２５５」を設定する。また、ステップＳ４２でＤＭＡ転送の転送先開始アドレスＭＡＲ２にＲＡＭ２３の所定アドレス（＆ｃａｐｔｉｍ）を設定する。ステップＳ４３でＡＬＵ２６はＤＭＡＣ２５にＤＭＡ許可を与えることで、ＤＭＡ転送処理を終了する。

図５（Ｂ）の処理はジェネラルタイマ２１から４ｍｓｅｃ周期のタイミング信号を供給される毎にＡＬＵ２６が実行する流量演算処理である。同図中、ステップＳ５２でｃａｐｔｉｍ［ＤＴＣＲ２］からｃａｐｔｉｍ［ＤＴＣＲ２＋１］を減算して周期ｃｙｃを算出し、ステップＳ５３で周期ｃｙｃを吸入空気の流量に換算してＲＡＭ２４に格納する。この際に、ＲＯＭ２７に予め設定されている周期／流量マップを用いる。

次に、ステップＳ５５でＡＬＵ２６はアドレスポインタ（ＤＴＣＲ２）に「２５５」を設定する。また、ステップＳ５６でＤＭＡ転送の転送先開始アドレスＭＡＲ２にＲＡＭ２３の所定アドレス（＆ｃａｐｔｉｍ）を設定する。ステップＳ５７でＡＬＵ２６はＤＭＡＣ２５にＤＭＡ許可を与える。

図６は、ジェネラルタイマ２１及びインプットキャプチャレジスタ２２が実行するハードウェア処理の第２実施形態のフローチャートを示す。このハードウェア処理は、ＰＦＭ信号のパルス立ち下がりのエッジが入力されると実行される。

同図中、インプットキャプチャレジスタ２２はステップＳ６１でジェネラルタイマ２１から供給されるタイマ値を格納する。ＤＭＡＣ２５はステップＳ６３でインプットキャプチャレジスタ２２に格納されたタイマ値をアドレスポインタ（ＤＴＣＲ２）が指示するＲＡＭ２３のアドレスに転送し、ＤＭＡＣ２５はステップＳ６４でアドレスポインタ（ＤＴＣＲ２）の値を「１」だけデクリメントして処理を終了する。

この実施形態では、ＲＡＭ２３に格納されるタイマ値の数は、所定数で、かつ、ＰＦＭ信号の周波数が最大の場合に４ｍｓｅｃの所定期間内に得られるＰＦＭ信号のパルス数であるため、低周波数から高周波数までのＰＦＭ信号を取り込んで復調することができる。また、４ｍｓｅｃ毎の処理でＤＭＡ転送するタイマ値の数を最大値（２５５）としておき、４ｍｓｅｃ毎のソフトウェア処理では、その時点で最新２つの入力のタイマ値から周期ｃｙｃを求めて流量を換算するため、ソフトウェア処理が実行される直前の流量を求めることができる。

なお、ＤＭＡＣ２５が請求項記載のＤＭＡ制御手段に相当し、ＡＬＵ２６が復調手段に相当する。

本発明のＰＦＭ信号取り込み装置の一実施形態のブロック図である。ＰＦＭ信号の波形とタイマ値の転送の様子を示す図である。ソフトウェア処理の第１実施形態のフローチャートである。ハードウェア処理の第１実施形態のフローチャートである。ソフトウェア処理の第２実施形態のフローチャートである。ハードウェア処理の第２実施形態のフローチャートである。

符号の説明

１０デジタルエアフローメータ
２０ＥＣＵ
２１ジェネラルタイマ
２２インプットキャプチャレジスタ
２３，２４ＲＡＭ
２５ＤＭＡＣ
２６ＡＬＵ
２７ＲＯＭ
２８ＩＯポート

Claims

エアフローメータから出力されるパルス周波数が変調されたＰＦＭ信号を取り込んで復調するＰＦＭ信号取り込み装置において、
前記ＰＦＭ信号の立ち上がりまたは立ち下がりのエッジ毎にタイマ値をメモリにＤＭＡ転送するＤＭＡ制御手段と、
所定期間毎に、前記メモリから最新の２つのタイマ値を読み出してパルス周期を求め、前記パルス周期から前記ＰＦＭ信号を復調する復調手段を有し、
前記メモリに格納されるタイマ値の数は、所定数で、かつ、前記ＰＦＭ信号の周波数が最小の場合に前記所定期間内に得られる前記ＰＦＭ信号のパルス数であることを特徴とするＰＦＭ信号取り込み装置。
請求項１記載のＰＦＭ信号取り込み装置において、
前記復調手段は、前記メモリからタイマ値を読み出す際に前記メモリに前記所定数のタイマ値が格納されていない場合、前回復調した値を保持することを特徴とするＰＦＭ信号取り込み装置。
エアフローメータから出力されるパルス周波数が変調されたＰＦＭ信号を取り込んで復調するＰＦＭ信号取り込み装置において、
前記ＰＦＭ信号の立ち上がりまたは立ち下がりのエッジ毎にタイマ値をメモリにＤＭＡ転送するＤＭＡ制御手段と、
所定期間毎に、前記メモリから最新の２つのタイマ値を読み出してパルス周期を求め、前記パルス周期から前記ＰＦＭ信号を復調する復調手段を有し、
前記メモリに格納されるタイマ値の数は、所定数で、かつ、前記ＰＦＭ信号の周波数が最大の場合に前記所定期間内に得られる前記ＰＦＭ信号のパルス数以上であることを特徴とするＰＦＭ信号取り込み装置。
請求項３記載のＰＦＭ信号取り込み装置において、
前記ＤＭＡ制御手段は、前記タイマ値を前記メモリの前記タイマ値の数に応じたアドレスにＤＭＡ転送したのち前記タイマ値の数を１だけデクリメントし、
前記復調手段は、前記ＰＦＭ信号を復調すると前記タイマ値の数を前記所定数に設定する
ことを特徴とするＰＦＭ信号取り込み装置。