CN103423011B - 半导体数据处理装置和引擎控制装置 - Google Patents

半导体数据处理装置和引擎控制装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种半导体数据处理装置和引擎控制装置，改善了检测无齿部分的可靠性。第一计数器(102)针对预定事件脉冲链的每个脉冲间隔从初始值起计数时钟信号，并且第一计数器(102)针对每个脉冲间隔的计数值保存于寄存器(105)中。此外，第二计数器(103)从初始值起计数时钟信号，使得其计数值等于第一计数器(102)针对每个脉冲间隔的计数值的多倍。针对每个脉冲间隔采用如下定时器功能，该定时器功能能够检测第一状态和第二状态中的任一状态，在第一状态中，第一计数器(102)的计数值等于或者大于第一参考值，在第二状态，第二计数器(103)的计数值等于或者小于寄存器(105)中保存的值。

Description

半导体数据处理装置和引擎控制装置
技术领域
本发明涉及半导体数据处理装置中的脉冲检测技术，其响应于引擎控制装置中的曲柄轴的旋转来检测脉冲，并且尤其涉及有效应用于例如汽油引擎汽车以及混合动力车的引擎控制的技术。
背景技术
在此之前，引擎控制装置被供给有来自各种传感器(诸如曲柄轴传感器、水温度传感器、环境温度传感器等)的信号，以最优控制燃料喷射和点火时序。曲柄信号是从曲柄轴传感器产生的信号，其是以与引擎的曲柄轴的旋转对应的预定角度间隔产生的一连串脉冲。引擎控制装置产生例如具有等于曲柄信号的频率的倍数的频率的倍数时钟(其具有等于曲柄信号的周期的倍数的子倍数的周期)，并且该倍数时钟通过曲柄计数器总计数，曲柄计数器的计数值代表曲柄轴的旋转角度(所谓的曲柄角度)，使得基于曲柄计数器的值来进行与引擎的旋转同步的控制。通过这样做，能够用与原始曲柄信号相比更精细的分辨率抓取曲柄角度。
曲柄信号具有无齿部分(参考位置部分)，在脉冲链上此处缺少脉冲。例如，在曲柄信号的每60个脉冲中缺少两个脉冲的无齿结构中，无齿部分在引擎的一次循环(曲柄旋转角度为720度)中出现两次，即一个无齿部分每360度曲柄旋转角度出现一次。在引擎控制中，对曲柄信号的脉冲链进行无齿部分的检测以便进行与引擎循环同步的控制。
为了检测无齿部分，例如针对曲柄信号的每个脉冲，对具有等于曲柄信号的频率的倍数的频率的倍数时钟信号进行总计数，从而测量曲柄信号的脉冲间隔。当该时间测量到的在曲柄信号的脉冲间隔处的计数值等于或者大于参考值(通过将在不存在无齿部分的脉冲间隔处的计数值乘以预定无齿部分判定比而获得)时，判定出该时间测量到的脉冲间隔是无齿部分。在JP-A-2005-133614、JP-A-2001-271700、JP-A-2006-125240以及JP-A-2010-025017中描述了无齿部分检测操作等。
发明内容
发明人已经研究了无齿部分的检测，并且结果发现以下问题。
第一，曲柄在与刚好在活塞死点之后的位置对应的位置处具有增加的加速度，并且因此当刚好在上死点进入燃烧处理时紧接活塞上死点之后的位置处检测无齿部分时，可以预测到的是，无齿部分的脉冲间隔的计数值不会达到参考值，因此我们发现存在错误检测无齿部分的可能性。
第二，为了解决第一个问题，可以基于比较在无齿部分之前和之后的脉冲间隔处的实际计数值来进行无齿部分检测操作，但是在该情况下需要实际测量无齿部分之前和之后的计数值，并且要进行决定来判定其比值是否超过阈值。因此，需要时间来执行该处理，并且引擎控制的实时特性存在问题。
第三，当引擎已起动同时像混合动力车那样用电动机驱动来行驶时，低速行驶时引擎和旋转传感器的振动会增加，使得在脉冲间隔处的计数值的错误会增加，已经发现存在像第一种情况那样错误检测无齿部分的可能性。
以下描述解决上述问题的措施，结合附图根据本说明书的以下说明，本发明的其它问题和新颖特征将变得明显。
以下简述本说明书中公开的本发明的代表方面的概要。
即，第一计数器针对预定事件脉冲链的每个脉冲间隔从初始值起计数时钟信号，并且第一计数器针对每个脉冲间隔的计数值保存于寄存器中。此外，第二计数器从初始值起计数时钟信号，使得其计数值等于第一计数器针对每个脉冲间隔的计数值的多倍。采用这样的定时器功能，其能够检测第一状态和第二状态中的任一状态，在第一状态中，第一计数器的计数值等于或者大于第一参考值，在第二状态中，第二计数器的计数值等于或者小于寄存器中针对每个脉冲间隔保存的值。
以下简述本说明书中公开的本发明的代表方面所获得的效果。
即，依靠第一状态，基于先前存在的小脉冲间隔能够判定出大脉冲间隔存在于后面的事实，并且依靠第二状态，基于先前存在的大脉冲间隔能够判定出小脉冲间隔存在于后面的事实，使得能够改善检测无齿部分的可靠性。
结合附图根据本发明的实施例的以下描述，本发明的其它目的、特征和优势将变得明显。
附图说明
图1是示意性地图示出定时器部分的示例的框图；
图2是示意性地图示出引擎控制系统的框图；
图3是示意性地图示出微计算机的示例的框图；以及
图4是示出图1的定时器部分的无齿部分检测处理操作的示例的时序图。
具体实施方式
1、实施例的概要
首先，描述本发明中公开的代表实施例的概要。代表实施例中的概要的描述中所引用的并且放在括号中的附图中的参考数字仅例示具有这些参考数字的构成元件的构思中所包含的元件。
[1]<以硬件方式基于短事件脉冲来检测长事件脉冲及其反向检测>
根据代表实施例的半导体数据处理装置(11)包括执行程序的CPU以及连接至CPU的定时器部分(31)。定时器部分包括：第一计数器(102)，其针对预定事件脉冲链的每个脉冲间隔从初始值起进行计数操作；以及第一计数寄存器(104)，第一参考值设定于此。此外，定时器部分包括：第二计数器(103)，其针对预定事件脉冲链的每个脉冲间隔从初始值起进行计数操作，使得其计数值等于第一计数器的计数值的多倍；以及第二计数寄存器(105)，其保存第一计数器针对预定事件脉冲链的每个脉冲间隔的计数值。此外，定时器部分包括检测电路(106、107和108)，检测电路能够检测第一状态和第二状态中的任一状态，在第一状态中，第一计数器的针对每个脉冲间隔的计数值等于或者大于第一计数寄存器中设定的第一参考值，在第二状态中，第二计数器的针对每个脉冲间隔的计数值等于或者小于第二计数寄存器中保存的值。
根据上述，依靠第一状态的判定，与第一计数器的等于或者大于参考值的计数值对应的脉冲间隔(大脉冲间隔)能够区分于与第一计数器的小于参考值的计数值对应的脉冲间隔(小脉冲间隔)。依靠第二状态的判定，能够判定出用于对第一计数器的计数值的多倍进行计数的第二计数器的计数值小于第一计数器在最后脉冲间隔处的计数值，即，第二计数器在小脉冲间隔处的计数值小于第一计数器在大脉冲间隔处的计数值。简言之，通过检测第一状态，基于先前存在的小脉冲间隔能够区分出大脉冲间隔存在于后面的事实，并且通过检测第二状态，基于先前存在的大脉冲间隔能够区分出小脉冲间隔存在于后面的事实。当预测到发生包含无齿部分的多脉冲间隔的计数值小的情形时，通过在脉冲检测实例中检测第二状态能够准确检测出无齿部分，其中这被认为是在第一状态的检测中无齿部分的检测精度降低。使用通过计数器的计数操作以及计数值和寄存器值的比较在硬件中执行第一和第二状态的检测，并且相比于从无齿部分之前和之后的脉冲间隔获得的计数值的划分，能够相应地缩短处理时间。
[2]<基于短事件脉冲的长事件脉冲检测结果的逻辑和及其反向检测结果>
在项目1中，检测电路能够选择第一检测模式和第二检测模式中的任一模式，在第一检测模式中，检测第一状态的具体化(materialization)，在第二检测模式中，检测第二状态的具体化。
根据上述，根据在本发明应用的领域中的脉冲检测的情形，可以选择任何一个检测模式。
[3]<基于短事件脉冲的长事件脉冲检测的逻辑积及其反向检测结果>
在项目2中，检测电路进一步能够选择第三检测模式，在第三检测模式中，检测第一和第二状态的具体化。
根据上述，使用第一检测和第二检测的逻辑积，能够容易地提供具有最高脉冲检测精度的第三检测模式。
[4]<基于短事件脉冲的长事件脉冲检测的逻辑积及其反向检测结果>
在项目1中，检测电路可以选择第三检测模式，在第三检测模式中，检测第一和第二状态的具体化。
根据上述，使用第一检测和第二检测的逻辑积，能够容易地提供具有最高脉冲检测精度的第三检测模式。
[5]<倍数设定寄存器>
在项目1、项目2或者项目4中，提供倍数设定寄存器(110)，其指定倍数，在第二计数器中该倍数是第一计数器的计数值的多倍。
根据上述，能够以可编程方式容易地设定倍数。
[6]<检测模式寄存器>
在项目2中，提供检测模式寄存器(111)，其用来指定选择第一检测模式或者第二检测模式中的哪个。
根据上述，能够以可编程方式容易地设定检测模式。
[7]<检测模式寄存器>
在项目3中，提供检测模式寄存器(111)，其用来指定选择第一、第二或者第三检测模式中的哪个。
根据上述，能够以可编程方式容易地设定检测模式。
[8]<倍数设定寄存器和检测模式寄存器在CPU空间中的布置>
在项目5、项目6或者项目7中，倍数设定寄存器和检测模式寄存器是布置在CPU的地址空间中的寄存器。
根据上述，可以使用CPU容易地设定倍数设定寄存器和检测模式寄存器。
[9]<设定倍数值的添加>
在项目5中，第二计数器进行增量操作，在该操作中，将倍数设定寄存器的设定值添加至由第一计数器计数的刚好在添加针对每个+1的增量之前的计数值。
根据上述，相比于其中根据倍数值将待计数的时钟的频率相乘的结构，能够容易地实现其中将计数值增加至第一计数器的计数值的多倍的结构。
[10]<中断>
在项目2中，还提供中断控制部分(30)，其响应于来自定时器部分的中断请求(IRQ)来控制到CPU的中断。此时，当指定第一检测模式时检测电路通过检测第一状态的具体化将中断请求信号供给至中断控制部分，并且当指定第二检测模式时通过检测第二状态的具体化将中断请求信号供给至中断控制部分。
根据上述，CPU能够响应于根据第一或者第二检测模式的检测结果而转到中断处理。
[11]<中断>
在项目3中，还提供中断控制部分(30)，其响应于来自定时器部分的中断请求(IRQ)来控制到CPU的中断。当指定第一检测模式时检测电路通过检测第一状态的具体化将中断请求信号供给至中断控制部分，当指定第二检测模式时通过检测第二状态的具体化将中断请求信号供给至中断控制部分，并且当指定第三检测模式时通过检测第三状态的具体化将中断请求信号供给至中断控制部分。
根据上述，CPU能够响应于根据第一检测模式、第二检测模式或者第三检测模式的检测结果而转到中断处理。
[12]<用于引擎控制的ECU>
根据另一代表实施例的引擎控制装置(2)包括：接口部分(10)，其响应于曲柄角度传感器(3)的输出以对应于引擎的曲柄轴的旋转的预定角度间隔产生一连串脉冲；以及数据处理部分(11)，其被供给有从接口部分产生的脉冲链，并且基于脉冲链的脉冲间隔中的差别来判定曲柄轴的固定位置。数据处理部分包括：第一计数器(102)，其针对预定事件脉冲链的每个脉冲间隔从初始值起进行计数操作；以及第一计数寄存器(104)，第一参考值设定于其中。此外，数据处理部分包括：第二计数器(103)，用于针对预定事件脉冲链的每个脉冲间隔从初始值起进行计数操作，使得其计数值等于第一计数器的计数值的多倍；以及第二计数寄存器(105)，用于针对预定事件脉冲链的每个脉冲间隔保存第一计数器的计数值。此外，数据处理部分包括：检测电路(106、107和108)，其能够检测第一状态和第二状态中的任一状态，在第一状态中，第一计数器的针对每个脉冲间隔的计数值等于或者大于第一计数寄存器中设定的第一参考值，以判定曲柄轴的固定位置，在第二状态中，第二计数器的针对每个脉冲间隔的计数值等于或者小于第二计数寄存器中保存的值；以及控制电路(20，21、22)，其基于检测电路的检测结果来控制引擎。
根据上述，依靠第一状态的判定，与第一计数器的等于或者大于参考值的计数值对应的脉冲间隔(大脉冲间隔)能够区分于与第一计数器的小于参考值的计数值对应的脉冲间隔(小脉冲间隔)。依靠第二状态的判定，能够判定出用于对第一计数器的计数值的多倍进行计数的第二计数器的计数值小于第一计数器在最后脉冲间隔处的计数值，即，第一计数器在大脉冲间隔处的计数值小于第二计数器在小脉冲间隔处的计数值。简言之，通过检测第一状态，基于先前存在的小脉冲间隔，能够判定出大脉冲间隔存在于后面的事实，并且通过检测第二状态，基于先前存在的大脉冲间隔，能够判定出小脉冲间隔存在于后面的事实，使得能够基于判定结果来控制引擎。当预测到发生在包含无齿部分的多脉冲间隔的计数值小的情形时，通过在脉冲检测实例中检测第二状态能够准确检测出无齿部分，其中这被认为是在第一状态的检测中无齿部分的检测精度变低。使用通过计数器的计数操作以及计数值和寄存器值的比较在硬件中执行第一状态和第二状态的检测，并且相比于从无齿部分之前和之后的脉冲间隔获得的计数值的划分，能够相应地缩短处理时间。
[13]<基于短事件脉冲的长事件脉冲检测结果的逻辑和及其反向检测结果>
在项目12中，为了判定曲柄轴的固定位置，根据检测模式寄存器(111)的状态，检测电路被设定为第一检测模式或第二检测模式中的任一模式，第一检测模式用于检测第一状态的具体化，第二检测模式用于检测第二状态的具体化。
根据上述，根据在本发明应用的领域中的脉冲检测的情形，可以选择任何一个检测模式。
[14]<基于短事件脉冲的长事件脉冲检测的逻辑积及其反向检测结果>
在项目12中，为了判定曲柄轴的固定位置，根据检测模式寄存器(111)的状态，检测电路被设定为第一检测模式、第二检测模式或第三检测模式中的任一模式，第一检测模式用于检测第一状态的具体化，第二检测模式用于检测第二状态的具体化，第三检测模式用于检测第一和第二状态的具体化。
根据上述，使用第一检测和第二检测的逻辑积，能够容易地提供具有最高脉冲检测精度的第三检测模式。
[15]<基于短事件脉冲的长事件脉冲检测的逻辑积及其反向检测结果>
在项目12中，检测电路被设定为用于检测第一和第二状态的具体化的第三检测模式，作为用于判定曲柄轴的固定位置的检测模式。
根据上述，使用第一检测和第二检测的逻辑积，能够容易地提供具有最高脉冲检测精度的第三检测模式。
[16]<倍数设定寄存器>
在项目12至项目15中的任何一个项目中，提供倍数设定寄存器(110)，其指定倍数，在第二计数器中该倍数是第一计数器的计数值的多倍。
根据上述，能够以可编程方式容易地设定倍数。
[17]<设定倍数值的添加>
在项目16中，第二计数器进行增量操作，在该操作中，将倍数设定寄存器的设定值添加至第一计数器的刚好在对其添加每个增量+1之前的计数值。
根据上述，相比于其中根据倍数值将待计数的时钟的频率相乘的结构，能够容易地实现其中将计数值增加至第一计数器的计数值的多倍的结构。
[18]<倍数设定寄存器和检测模式寄存器在CPU空间中的布置>
在项目12至项目17中的任何一个项目中，数据处理部分包括CPU(20)，并且倍数设定寄存器和检测模式寄存器是布置在CPU的地址空间中的寄存器。
根据上述，可以使用CPU容易地设定倍数设定寄存器和检测模式寄存器。
[19]<微计算机>
在项目18中，数据处理部分是由半导体集成电路构成的微计算机(11)。
使用程序控制能够容易地支持数据处理部分中的脉冲判定和引擎控制。
[20]＜1＜倍数≤短脉冲旋转角度相对于长脉冲旋转角度的倍数值>
在项目12中，脉冲链的脉冲间隔包含对应于引擎的曲柄轴的一次旋转中的第一旋转角度的第一脉冲间隔和对应于第二旋转角度的第二脉冲间隔，第二旋转角度是第一角度的多倍。此时，可以在倍数设定寄存器中设定的倍数小于与作为第一旋转角度相对于第二旋转角度的多倍的倍数对应的值并且大于1。
结果，能够容易地确保第二状态的判定结果的高可靠性。
2、实施例的详细说明
将更详细描述实施例。
图2示意性地图示出根据实施例的引擎控制系统。引擎控制系统是如下系统，该系统依靠充当电子控制装置的引擎控制单元(ECU)2对具有预定数量的气缸(诸如3个、6个、4个或者8个气缸)的往复式引擎1执行针对燃料喷射、燃料点火、排气等的时序控制。引擎控制单元2通过安装在汽车中的适当网络(MNET)5连接至另一电子控制装置。在实施例中，代表性地示出了曲柄角度传感器(CAS)3，其作为用于获得引擎控制所需信息的传感器。外周边上形成有多个齿的盘碟例如安装在引擎1的曲柄轴4上，并且曲柄角度传感器3设置有响应于齿的间隔产生脉冲的磁性线圈或者光电二极管。缺乏多个齿的无齿部分形成在盘的外周边上的固定位置。在图2中，在纵向截面图中示意性地图示出往复式引擎1的一个气缸的轮廓。
在引擎控制单元2中，曲柄角度传感器3检测到的脉冲被供给至充当接口部分的传感器接口(SIF)10以产生曲柄信号POS，并且充当数据处理部分的微计算机(MCU)11控制引擎，曲柄信号POS被供给至微计算机(MCU)11。曲柄信号POS是响应于引擎的曲柄轴的旋转以预定角度的间隔生成的一连串脉冲。微计算机11生成例如具有等于曲柄信号的频率的倍数的频率的倍数时钟(其具有等于曲柄信号的周期的倍数的子倍数的周期)，并且倍数时钟由代表曲柄轴的旋转角度(所谓的曲柄角度)的曲柄计数器来总计数，使得基于曲柄计数器的值来进行与引擎的旋转同步的控制。通过这样做，能够以与原始曲柄信号POS相比更精细的分辨率抓取曲柄角度。
曲柄信号POS具有无齿部分(参考位置部分)，在脉冲链上在该无齿部分中缺少脉冲。例如，在曲柄信号POS的每60个脉冲中缺少两个脉冲的无齿结构中，无齿部分在引擎的一次循环(曲柄旋转角度为720度)中出现两次，即一个无齿部分每360度曲柄旋转角度出现一次。在引擎控制中，对曲柄信号POS的脉冲链进行检测无齿部分的处理(无齿部分检测处理)，这是为了使控制与引擎循环同步。通过数据处理部分来执行无齿部分检测处理，用于基于曲柄信号POS的脉冲链的脉冲间隔中的差别来判定曲柄信号POS的无齿部分。通过微计算机11实现数据处理部分。
图3示意性地图示出微计算机11。微计算机11包括：用于执行程序的CPU(中央处理单元)20；其中存储CPU20执行的程序的ROM21；以及用作作为控制电路的CPU20的工作区域等的RAM22，并且这些元件共同连接至具有相对快传递速度的内总线(IBUS)23，尽管不特定限制。
内总线23通过总线桥电路24相对连接至具有相对慢传递速度的外围总线(PBUS)25。
直接存储器访问控制器(DMAC)26、输入/输出端口(PRT)27、用于将外部输入的模拟信号转换为数字数据的模拟数字转换电路(ADC)28、用于检测CPU的漂移的监视定时器(WDT)29、中断控制器(INTC)30、定时器部分(TU)31等连接至外围总线25。
CPU11可以视为处理器核心。在该实例中，处理器核心可以包含加速器，诸如数字信号处理处理器、高速缓冲存储器、用于虚拟存储器的地址转换缓冲器等。
中断控制器30响应于来自微计算机11中的电路模块(诸如定时器部分31)的中断请求以及来自微计算机11的外部的中断请求来执行中断优先级控制、因子判定等，并且控制将响应于接收的中断请求的中断信号发送至CPU。
定时器部分31具有定时器功能，诸如输入捕捉、自激、脉冲间隔测量和无齿部分检测处理功能，虽然不受特定限制。
图1示意性地图示出定时器部分。在该图中，定时器部分被图示为具有无齿部分检测处理功能，作为主要点。定时器部分31包括定时器控制电路100，定时器控制电路100被供给有作为预定事件脉冲链的曲柄信号POS，并且抓取脉冲的上升边缘作为曲柄脉冲事件以基于抓取的曲柄脉冲事件来控制用于无齿部分检测处理的定时器操作。
定时器部分31包括前级计数器(RCOUNT)101、第一计数器(FCOUNT)102以及第二计数器(SCOUNT)103，它们作为用于无齿部分检测处理的定时器操作中使用的计数器，并且还包括第一计数寄存器(FCREG)104以及第二计数寄存器(SCREG)105，用于在其中存储与计数器102和103的计数值进行比较的比较数据。
前级计数器101从初始值起对时钟脉冲发生器(未示出)生成的时钟信号CLK进行倒计数。定时器控制电路100响应于曲柄脉冲事件的检测来重新加载前级计数器101的初始值。
第一计数器102对前级计数器101的从初始值到值0的计出脉冲进行总计数。响应于定时器控制电路100检测曲柄脉冲事件，将前级计数器101的值清空至初始值0。定时器控制电路100基于CPU20的控制设定第一计数寄存器104中的第一参考值。如上描述的那样，当无齿结构被构造为在曲柄信号POS的无齿部分中每360度曲柄旋转角度出现两个脉冲时，第一计数器102的对应于事件脉冲循环的两次循环的计数值例如被用作第一参考值。理论上，可以采用这样的值，其大于第一计数器102的对应于事件脉冲循环中的一次循环的计数值。因此，当曲柄脉冲事件的间隔对应于曲柄信号POS的无齿部分时，第一计数器102的计数值超过第一计数寄存器104的设定值，使得第一比较器(FCMP)106的比较输出响应于该状态(第一状态)从低电平转到高电平。当曲柄脉冲事件的间隔对应于除曲柄信号POS的无齿部分之外的其它部分时，第一计数器102的计数值不超过第一计数寄存器104的设定值，并且因此第一比较器106的输出维持为低电平。该第一状态能够将对应于第一计数器102的等于或者大于第一计数寄存器104的参考值的计数值的脉冲间隔(大脉冲间隔)与对应于第一计数器102的小于第一计数寄存器104的参考值的计数值的脉冲间隔(小脉冲间隔)区分。
虽然不受特定限制，当决定应用的引擎系统或者引擎控制模式时，第一计数寄存器104中设定的第一参考值被设定为具体值。因此，等于根据曲柄信号的脉冲周期的曲柄信号的频率的倍数的时钟信号CLK的频率根据引擎的旋转数而改变。此时，当第一计数器102的前级计数器101被用作降值计数器并且其计出脉冲被第一计数器102计数时，可以通过前级计数器101中重新加载的预设定值处理引擎的旋转数的改变，而不会根据引擎的旋转数频繁改变时钟信号CLK的频率。这意味着能够降低时钟脉冲发生器可选择的频率的种类。
第二计数器103对前级计数器101的从初始值至值0的计出脉冲进行总计数。但是，用于前级计数器101的每个计出脉冲的上计数值等于第一计数器102的上计数值的多倍，并且例如被设定在倍数设定寄存器110中。即，第二计数器103进行增量操作，在该操作中，将倍数设定寄存器110的设定值添加至第一计数器102的刚好在添加每个增量+1之前的计数值。由CPU20进行将该值写入倍数设定寄存器110中。如上描述的那样，当无齿结构被构造为在曲柄信号POS的无齿部分中每360度曲柄旋转角度出现两个脉冲时，理论上，倍数设定寄存器110的设定值可以大于1并且小于3。在实施例中，例如，采取2.5作为设定值。因此，第二计数器103的计数值是第一计数器101的计数值的2.5倍。
在第一计数器102的计数值被清空之前，响应于定时器控制电路100对曲柄脉冲事件的检测，用第一计数器102的计数值加载第二计数寄存器105。因此，第二计数寄存器105保存加载值，直到检测到下个曲柄脉冲事件。第二比较器(SCMP)107将第二计数器103的计数值与第二计数寄存器105的值比较，并且比较指的是，将此时的事件脉冲循环中第二计数器103的值与刚好在该比较之前的事件脉冲循环中的第一计数器103的值比较。因此，如果刚好在该比较之前的事件脉冲循环不对应于无齿部分，则第二计数寄存器105中保存的值是第一计数器102的对应于一次事件脉冲循环的计数值，该一次事件脉冲循环不对应于无齿部分。因此，不管此时的事件脉冲循环是否对应于无齿部分，输出2.5倍计数值的第二计数器103的值始终是大的，并且第二比较器107的比较输出维持为低电平。相反，当刚好在比较之前的事件脉冲循环对应于无齿部分时，第二计数寄存器105中保存的值等于第一计数器102的对应于三次事件脉冲循环的计数值，该三次事件脉冲循环对应于无齿部分。因此，当此时的事件脉冲循环不对应于无齿部分时，输出对应于一次事件脉冲循环的计数值的第二计数器103的值是小的。通过该状态(第二状态)能够判定出，对第一计数器102的计数值的多倍(例如2.5倍)进行计数的第二计数器103的计数值小于第一计数器102的在最后事件脉冲间隔处的计数值，即，第二计数器103的在小脉冲间隔处的计数值的2.5倍小于第一计数器102的在大脉冲间隔(对应于无齿部分)处的计数值。
中断处理电路108根据比较结果信号和的状态以及通过CPU20到检测模式寄存器111的模式设定状态将中断请求信号IRQi供给至中断控制电路30。中断处理电路108形成检测电路的示例，该检测电路连同比较器106和比较器107能够检测第一状态和第二状态中的任一状态。
无齿部分检测处理中能够设定的无齿部分检测处理模式是以下中的任一模式：第一检测模式，其中基于短事件脉冲来检测长事件脉冲，并且使用信号来检测第一状态的具体化；第二检测模式，其中基于长事件脉冲来检测短事件脉冲，并且使用信号来检测第二状态的具体化；以及第三检测模式，其中检测第一和第二状态的具体化，虽然不受特定限制。相应模式通过可区分的命令代码来指定，并且定时器控制电路100解码这些命令代码从而对中断处理电路108进行指定。
图4示出了无齿处理的操作时序。在图4中，无齿部分存在于时间t(n-1)至时间t(n)。当事件脉冲发生在刚好在无齿部分之前的时间t(n-2)处时，第一计数器102和第二计数器103以2.5倍的差别进行增量操作。当事件脉冲发生在下一时间t(n-1)处时，第一计数器102的值被加载于第二计数寄存器105中，并且第一和第二计数器102和103被初始化。然后，第一和第二计数器102和103以2.5倍的差别重新开始增量操作。在时间t(n-1)处，(低电平)，这是因为FCREG≥FCOUNT，并且(低电平)，这是因为SCOUNT≥SCREG。
在时间t(n-1)至t(n)期间，在时间t(m)处，FCOUNT≥FCREG并且(高电平)，但是(低电平)被维持，这是因为仍然是SCOUNT≥SCREG(n-1)。该状态响应于在时间t(n)处事件脉冲的发生而被决定，并且被中断处理电路108抓取。当指定第一检测模式至中断处理电路时，中断请求信号IRQ被供给至CPU20，与在下一时间t(n+1)处发生事件脉冲同步。
当事件脉冲发生在时间t(n)处时，第一计数器102的值被加载至第二计数寄存器105，并且第一和第二计数器102和103被初始化，然后以类似的差别2.5重新开始增量操作。此时，加载至第二计数寄存器105中的值是在最后时间处的值的3倍。在时间(n+1)处，(高电平)，这是因为SCREG(n)≥SCOUNT。此外，因为FCREG≥FCOUNT，所以仍然是(低电平)。(高电平)的状态响应于事件脉冲在时间t(n+1)处的发生而被决定，并且被中断处理电路108抓取。当指定第二检测模式至中断处理电路时，中断请求信号IRQ被供给至CPU20，与在下一时间t(n+2)处发生事件脉冲同步。当指定第三检测模式至中断处理电路时，分别在连续的时间t(n)和时间t(n+1)处检测知的决定，即，满足了在连续的时间处知的决定的逻辑积条件，使得中断请求信号IRQ被供给至CPU20，与在下一时间t(n+2)处发生事件脉冲同步。
从前述可见的那样，与第一计数器102的等于或者大于参考值的计数值对应的脉冲间隔(大脉冲间隔)能够区分于与第一计数器102的小于参考值的计数值对应的脉冲间隔(小脉冲间隔)。此外，能够判定出，对第一计数器102的计数值的多倍进行计数的第二计数器103的计数值小于第一计数器102在最后脉冲间隔处的计数值(第二计数寄存器105中保存的值)，即，第二计数器103在小脉冲间隔处的计数值小于第一计数器102在大脉冲间隔处的计数值。简言之，通过由信号检测第一状态，基于先前存在的小脉冲间隔能够区分出大脉冲间隔存在于后面的事实，并且通过由信号检测第二状态，基于先前存在的大脉冲间隔能够区分出小脉冲间隔存在于后面的事实。
因此，当预测到会发生包含无齿部分的多脉冲间隔的计数值小的情形(正如在靠近上死点检测无齿部分的情况下)时，通过在脉冲检测实例中检测第二状态能够准确检测出无齿部分，其中这被认为是在随着混合动力车低速度行驶使得机械振动增加的环境下，在第一状态的检测中无齿部分的检测精度会降低。
使用通过计数器的计数操作以及计数值和寄存器值的比较以在硬件中执行第一状态和第二状态的检测，相比于从无齿部分之前和之后的脉冲间隔获得的计数值划分，能够相应地缩短处理时间，使得能够改善引擎控制的实时特性。
能够采用其中检测第一状态和第二状态的具体化的第三检测模式，从而将无齿部分的检测精度提高到最高水平。因为能够独立指定第一检测模式和第二检测模式，所以能够容易地获得对于无齿部分的检测的高范围兼容。
毫无疑问，本发明不限于上述实施例，可以进行各种修改，这并不超出本发明的精神和范围。
例如，无齿部分的检测结果的处理不限于CPU的中断。能够采用使用其它硬件逻辑以及加速器的构造。
此外，定时器部分中可以采用专用硬件以降低CPU对于无齿部分的检测结果的负荷。简言之，无齿部分的检测结果的处理通过定时器自身执行。定时器部分能够使用程序处理电路进行理性研究或者通过提供专用逻辑电路来实现。在该情况下，可以使用数据传递控制装置而不是CPU来进行寄存器的设定。
第二计数器对计数值的多倍的计数不限于添加设定倍数值，而是可以根据倍数来乘以第一计数器的时钟频率。但是，需要时钟倍数电路来增加电路规模。
第一计数器102和第二计数器103不限于其中前级计数器101被布置为相互共用的这种配置，可以进行适当修改。
实施例的引擎控制系统或者微计算机不限于应用于汽油引擎汽车、柴油汽车以及混合动力车，还能够广泛应用于使用引擎的机械装置，诸如电动火车、蒸汽火车、船等。
无齿部分检测处理中的无齿部分判定模式不限于其中能够设定第一检测模式、第二检测模式和第三检测模式中的任一模式的这种构造。可以仅选择第一检测模式和第二检测模式，或者可以仅选择第三检测模式。
本领域的技术人员进一步应该理解的是，虽然根据本发明的实施例进行了前述说明，但是本发明不限于此，可以进行各种改变和修改，这并不超出本发明的精神和附随权利要求的范围。

Claims (20)

1.一种半导体数据处理装置，包括执行程序的CPU(20)以及连接至所述CPU(20)的定时器部分(31)，所述定时器部分(31)包括：第一计数器(102)，针对预定事件脉冲链的每个脉冲间隔从初始值起进行计数操作；第一计数寄存器(104)，第一参考值设定于此；第二计数器(103)，从初始值起进行计数操作，使得其计数值等于所述第一计数器(102)针对所述预定事件脉冲链的每个脉冲间隔的所述计数值的多倍；第二计数寄存器(105)，保存所述第一计数器(102)针对所述预定事件脉冲链的每个脉冲间隔的所述计数值；以及检测电路(106、107和108)，其能够检测第一状态和第二状态中的任一状态，在所述第一状态中，所述第一计数器(102)针对每个所述脉冲间隔的计数值等于或者大于在所述第一计数寄存器(104)中设定的第一参考值，在所述第二状态中，所述第二计数器(103)针对每个所述脉冲间隔的计数值等于或者小于在所述第二计数寄存器(105)中保存的所述值；
其中所述预定事件脉冲链包括无齿部分，
其中在所述检测电路(106、107和108)检测所述第一状态时，所述检测电路(106、107和108)确定在当前脉冲间隔处在所述预定事件脉冲链中存在所述无齿部分，以及
其中在所述检测电路(106、107和108)检测所述第二状态时，所述检测电路(106、107和108)确定在所述当前脉冲间隔之前的脉冲间隔处在所述预定事件脉冲链中存在所述无齿部分。
2.根据权利要求1所述的半导体数据处理装置，其中所述检测电路(106、107和108)能够选择第一检测模式和第二检测模式中的任一检测模式，在所述第一检测模式中，检测所述第一状态的具体化，在所述第二检测模式中，检测所述第二状态的具体化。
3.根据权利要求2所述的半导体数据处理装置，其中所述检测电路(106、107和108)能够进一步选择第三检测模式，在所述第三检测模式中，检测所述第一状态和所述第二状态两者的具体化。
4.根据权利要求1所述的半导体数据处理装置，其中所述检测电路(106、107和108)能够选择第三检测模式，在所述第三检测模式中，检测所述第一状态和所述第二状态两者的具体化。
5.根据权利要求1所述的半导体数据处理装置，包括倍数设定寄存器(110)，其指定倍数，在所述第二计数器(103)中所述倍数是所述第一计数器(102)的所述计数值的多倍。
6.根据权利要求2所述的半导体数据处理装置，包括检测模式寄存器(111)，其指定选择所述第一检测模式或者所述第二检测模式中的哪个。
7.根据权利要求3所述的半导体数据处理装置，包括检测模式寄存器(111)，其指定选择所述第一检测模式、所述第二检测模式或者所述第三检测模式中的哪个。
8.根据权利要求5所述的半导体数据处理装置，其中所述倍数设定寄存器(110)和所述检测模式寄存器(111)是布置在所述CPU(20)的地址空间中的寄存器。
9.根据权利要求5所述的半导体数据处理装置，其中所述第二计数器(103)进行增量操作，在所述增量操作中，将所述倍数设定寄存器(110)的设定值添加至所述第一计数器(102)的刚好在添加每个增量+1之前的所述计数值。
10.根据权利要求2所述的半导体数据处理装置，进一步包括中断控制部分(30)，其响应于来自所述定时器部分(31)的中断请求来控制到所述CPU(20)的中断，并且其中当指定所述第一检测模式时所述检测电路(106、107和108)通过检测所述第一状态的具体化将中断请求信号供给至所述中断控制部分(30)，并且当指定所述第二检测模式时通过检测所述第二状态的具体化将所述中断请求信号供给至所述中断控制部分(30)。
11.根据权利要求3所述的半导体数据处理装置，进一步包括中断控制部分(30)，其响应于来自所述定时器部分(31)的中断请求来控制到所述CPU(20)的中断，并且其中当指定所述第一检测模式时所述检测电路(106、107和108)通过检测所述第一状态的具体化将中断请求信号供给至所述中断控制部分(30)，当指定所述第二检测模式时通过检测所述第二状态的具体化将所述中断请求信号供给至所述中断控制部分(30)，并且当指定所述第三检测模式时通过检测第三状态的具体化将所述中断请求信号供给至所述中断控制部分(30)。
12.一种构成电子控制装置的引擎控制装置(2)，包括：接口部分(10)，其接收曲柄角度传感器(3)的输出以产生一连串脉冲，响应于引擎(1)的曲柄轴(4)的旋转针对每个预定角度间隔产生每个所述脉冲；以及数据处理部分(11)，其被供给有从所述接口部分(10)产生的所述脉冲链，并且基于所述脉冲链的脉冲间隔中的差别来判定所述曲柄轴(4)的固定位置，并且
其中
所述数据处理部分(11)包括：第一计数器(102)，针对预定事件脉冲链的每个脉冲间隔从初始值起进行计数操作；第一计数寄存器(104)，第一参考值设定于此；第二计数器(103)，从初始值起进行计数操作，使得其计数值等于所述第一计数器(102)针对所述预定事件脉冲链的每个脉冲间隔的所述计数值的多倍；第二计数寄存器(105)，保存所述第一计数器(102)针对所述预定事件脉冲链的每个脉冲间隔的所述计数值；检测电路(106、107和108)，其能够检测第一状态和第二状态中的任一状态，在所述第一状态中，所述第一计数器(102)针对每个所述脉冲间隔的计数值等于或者大于在所述第一计数寄存器(104)中设定的第一参考值，在所述第二状态中，所述第二计数器(103)针对每个所述脉冲间隔的计数值等于或者小于在所述第二计数寄存器(105)中保存的所述值，以便判定所述曲柄轴(4)的所述固定位置；以及控制电路(20、21、22)，其基于所述检测电路(106、107和108)的检测结果控制所述引擎(1)；
其中所述预定事件脉冲链包括无齿部分，
其中在所述检测电路(106、107和108)检测所述第一状态时，所述检测电路(106、107和108)确定在当前脉冲间隔处在所述预定事件脉冲链中存在所述无齿部分，以及
其中在所述检测电路(106、107和108)检测所述第二状态时，所述检测电路(106、107和108)确定在所述当前脉冲间隔之前的脉冲间隔处在所述预定事件脉冲链中存在所述无齿部分。
13.根据权利要求12所述的引擎控制装置(2)，其中根据检测模式寄存器(111)的状态，所述检测电路(106、107和108)被设定为第一检测模式或者第二检测模式中的任一检测模式，在所述第一检测模式中，检测所述第一状态的具体化，在所述第二检测模式中，检测所述第二状态的具体化，以便判定所述曲柄轴(4)的所述固定位置。
14.根据权利要求12所述的引擎控制装置(2)，其中根据检测模式寄存器(111)的状态，所述检测电路(106、107和108)被设定为第一检测模式、第二检测模式或者第三检测模式中的任一检测模式，在所述第一检测模式中，检测所述第一状态的具体化，在所述第二检测模式中，检测所述第二状态的具体化，在所述第三检测模式中，检测所述第一状态和所述第二状态两者的具体化，以便判定所述曲柄轴(4)的所述固定位置。
15.根据权利要求12所述的引擎控制装置(2)，其中所述检测电路(106、107和108)被设定为第三检测模式作为用于判定所述曲柄轴(4)的所述固定位置的检测模式，在所述第三检测模式中检测所述第一状态和所述第二状态两者的具体化。
16.根据权利要求12所述的引擎控制装置(2)，包括倍数设定寄存器(110)，其指定倍数，在所述第二计数器(103)中所述倍数是所述第一计数器(102)的所述计数值的多倍。
17.根据权利要求12所述的引擎控制装置(2)，其中所述第二计数器(103)进行增量操作，在所述增量操作中，将所述倍数设定寄存器(110)的设定值添加至所述第一计数器(102)的刚好在添加每个增量+1之前的所述计数值。
18.根据权利要求12所述的引擎控制装置(2)，其中所述数据处理部分(11)包括CPU(20)和倍数设定寄存器(110)，并且所述检测模式寄存器(111)是布置在所述CPU(20)的地址空间中的寄存器。
19.根据权利要求18所述的引擎控制装置(2)，其中所述数据处理部分(11)是半导体集成电路构成的微计算机。
20.根据权利要求12所述的引擎控制装置(2)，其中所述脉冲链的所述脉冲间隔包括：第一脉冲间隔，对应于所述引擎(1)的所述曲柄轴(4)的一次旋转中的第一旋转角度；以及第二脉冲间隔，对应于等于所述第一旋转角度的多倍的第二旋转角度，并且能够在倍数设定寄存器(110)中设定的倍数小于与作为所述第一旋转角度相对于所述第二旋转角度的多倍的倍数对应的值，并且大于1。
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