基于ARM的汽车节能控制系统设计

【摘要】：本文以节约能源为切入点，针对城市公交车频繁刹车的特点，设计了一种节能控制装置，通过该装置把汽车刹车时由原来通过摩擦片产生阻力停车，改为带动空气压缩机工作，把汽车行驶时的动能转化为高压气能，利用能量的转换使汽车停下来。在汽车启动时，利用储存起来的高压气能带动汽车行走，从而达到节约能源的目的。 本文主要实现节能装置中控制系统的设计与应用研究。该控制系统主要分为两大部分，即硬件部分和软件部分。在硬件电路上，考虑到执行多任务的需要，需要嵌入式操作系统的支持，因此选用了可以运行嵌入式操作系统的ARM微处理器S3C44BOX，同时配置存储芯片构成最小系统，在此基础上增加了数据采集、控制执行、数据显示、通信以及电源模块等单元电路，组成一个完整的控制控制系统。 在软件上，针对节能装置的控制要求，重点分析了汽车的启动和刹车程序的控制流程，对实现其相应的功能所应注意的问题作了进一步的研究，并编写了主要的控制程序。同时还对各外围器件的驱动程序如数据显示、通信等程序的编写进行了具体的介绍。 另外，为了运行嵌入操作系统，本文还根据各种操作系统的特点，选择出合适嵌入式操作系统μClinux作为对本控制系统的支持，同时对其特点作了具体的介绍，分析了移植到本系统上的需要注意问题和应修改的内容，并介绍具体的编译和移植过程。 此外，为了使系统能顺利启动，本文还对系统的启动代码Boot Loader的功能、结构、操作模式以及针对特定硬件系统的编写等作了具体的介绍。 【关键词】：汽车节能 嵌入式系统 ARM μClinux
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：U463.6
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 课题的研究背景9-10
• 1.2 国内外研究现状10
• 1.3 课题主要研究内容10-11
• 1.4 节能控制系统的工作原理11-13
• 1.4.1 刹车过程简介12-13
• 1.4.2 启动过程简介13
• 1.5 课题的研究结果13-14
• 第2章 基于ARM的系统硬件设计14-39
• 2.1 系统总体设计方案14-15
• 2.2 硬件电路设计15-37
• 2.2.1 主控制模块15-23
• 2.2.1.1 微处理芯片的选择15-17
• 2.2.1.2 ARM处理器介绍17-19
• 2.2.1.3 存储芯片的选择与最小系统构建19-23
• 2.2.2 数据采集单元23-27
• 2.2.3 控制执行单元27
• 2.2.4 通信单元27-32
• 2.2.4.1 串行RS-232C接口27-29
• 2.2.4.2 CAN现场总线接口29-32
• 2.2.5 数据显示模块32-35
• 2.2.6 电源模块35-36
• 2.2.7 调试接口36-37
• 2.3 本章小结37-39
• 第3章 系统软件设计39-58
• 3.1 ARM开发环境介绍39-45
• 3.2 应用程序的设计45-56
• 3.2.1 主程序流程45-47
• 3.2.2 刹车控制流程47
• 3.2.3 启动控制流程47-49
• 3.2.4 AD采样程序49-50
• 3.2.5 LCD数据显示程序50-52
• 3.2.6 通信模块程序52-56
• 3.3 本章小结56-58
• 第4章 嵌入式操作系统移植58-69
• 4.1 嵌入式操作系统介绍58-61
• 4.1.1 嵌入式操作系统(EOS)的特点58-59
• 4.1.2 EOS的种类59-61
• 4.2 嵌入式操作系统μ Clinux介绍61-64
• 4.2.1 μ Clinux和Linux的异同62-63
• 4.2.2 移植μ Clinux中的关键技术63-64
• 4.3 μ Clinux移植过程分析64-68
• 4.3.1 准备过程64-65
• 4.3.2 内核修改65-67
• 4.3.3 内核的配置与编译67-68
• 4.4 本章小结68-69
• 第5章 系统的Boot Loader分析69-76
• 5.1 Boot Loader概述69-70
• 5.1.1 Boot Loader的操作模式69-70
• 5.1.2 Boot Loader的结构70
• 5.3 本系统的Bootloader编写70-75
• 5.3.1 存储空间分布70-71
• 5.3.2 Boot Loader的引导流程71-75
• 5.4 本章小结75-76
• 结论76-77
• 参考文献77-79
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果79-80
• 致谢80

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