基于嵌入式linux的燃料电池控制系统设计和实现

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1、上海交通大学硕士学位论文基于嵌入式Linux的燃料电池控制系统设计和实现摘要燃料电池是21世纪最具发展前景的新能源技术之一。随着相关技术的进步，燃料电池对自身控制系统的性能和体积提出了更高的要求。本论文基于嵌入式技术，为质子交换膜燃料电池设计了控制系统，实现了燃料电池的智能化和小型化。本文首先介绍燃料电池和嵌入式系统的发展情况，阐述了控制系统的总体设计方案。论文的主要内容是嵌入式Linux环境下的软件设计和实现，在以下三方面进行了研究和开发工作：1.根据燃料电池发电系统的控制要求，对软件系统进行多层

2、次的模块化设计，采用Linux环境下多进程结合多线程的方法，实现了对燃料电池发电系统多个回路的实时控制。同时针对嵌入式系统无人值守的使用环境，提出一种用户进程自动重启的方法，有效增强了嵌入式软件的可用性和可靠性。2.针对系统特殊的硬件设备，基于Linux2.6内核设计了ARM处理器GPIO和PWM模块的设备驱动程序，实现了底层控制输出。并利用2带IC总线的芯片PCF8583，扩展了系统的实时时钟功能和外部EEPROM-I-上海交通大学硕士学位论文2模块。在深入分析Linux的IC总线驱动子系统基础上

3、，对内核代码进行了优化设计，显著提高了总线传输的I/O效率。3.针对系统的LCD触摸屏人机界面，基于Qt/Embedded类库设计了嵌入式用户图形界面，实现了系统状态显示、历史记录查询和参数设置等功能，详细介绍了图形界面程序的实现过程。基于嵌入式技术的燃料电池控制系统的设计，体现了燃料电池小型化的发展趋势，对相关领域的研究工作具有重要的借鉴价值。关键词燃料电池，嵌入式系统，Linux，多进程，设备驱动-II-上海交通大学硕士学位论文DESIGNANDIMPLEMENTATIONOFTHEFUELCE

4、LLCONTROLSYSTEMBASEDONEMBEDDEDLINUXABSTRACTFuelcellisoneofthenewenergytechnologieswhichhavethemoststfavorableprospectin21century.Withthedevelopmentofrelevanttechnologies,fuelcellcontrolsystemwithmoreexcellentperformanceandcompactsizewillberequired.Inth

5、isthesis,thePEMFCcontrolsystembasedonembeddedtechnologyisdesignedandimplementedtorealizetheintelligenceandminiaturizationofthefuelcell.Thedevelopmentofthefuelcellandembeddedsystemareintroducedfirstly.Afterpresentingthetotaldesignthemeofthecontrolsystem

6、,thisthesisfocusonthesoftwaredevelopmentunderembeddedLinux.Thethreefollowingaspectsarefullystudied:1.Accordingtothecontrolrequirementsofthefuelcellpowersystem,thesoftwaresystemisdesignedintoseverallayersandmodules.Themethodofcombiningmulti-processwithm

7、ulti-threadisimplementedtorealizereal-III-上海交通大学硕士学位论文timecontrolofthemulti-channelsystem.Aimingattheunwatchedsituation,asoftwareautorebootmethodisappliedtoenforcetheusabilityandreliabilityoftheembeddedsoftware.2.Aimingatthespecialhardware,devicedriver

8、softheGPIOandPWMmoduleofARMprocessorbasedonLinuxkernel2.6aredesignedtorealize2thecontroloutput.BasedonICbus,thePCF8583chipisusedtoextendtherealtimeclockandEEPROMmoduleofthecontrolsystem.Linuxkernel2drivercodeoftheICbussubsystemisanalyze