自由活塞内燃发电机是一种具有结构简单、摩擦损耗小、能量转换效率高、功率密度高、多燃料适应性等多项优势的新型动力装置。其结构特殊,左右两侧活塞由中间直线电机动子铁芯连接,两侧发动机交替推动动子运动,使直线电机发电输出。也正是因为活塞运动过程中没有固定的轴向力对其进行约束,导致稳定控制成为制约它发展的一大难题。为了给解决自由活塞内燃发电机稳定运行问题提供良好的硬件平台,本文对课题组已有样机进行了电子控制单元的设计与研究,设计了电子控制单元的总体架构,完成了硬件设计与制作、编写了下位机控制软件、实现了上位机与下位机之间的串口通信。具体研究设计内容和成果如下:(1)通过对自由活塞内燃发电机运行时控制需求的总体分析,细化出各独立模块,并对各子模块进行方案确定以及关键元器件选型。首先确定了以STM32F407作为主控核心,EP4CE6E22C8N作为拓展计算核心的总体架构;后结合自由活塞内燃发电机的运行特性,经过分析比较选取了SR27A型磁栅尺等多个传感器与执行器;最后确定C语言为下位机主要编程语言,G语言为上位机主要编程语言。(2)以核心板与底板分离为设计方案,完成了自由活塞内燃发电机第一代电子控制单元硬件部分的设计。分别对处理器单元电路、数据采集电路、执行器驱动电路、通信电路、连接器电路进行设计。依次完成了原理图绘制、PCB板布局布线、电控单元器件选材,最终制作出电控单元实体。(3)运用嵌入式分层的思想,对电控单元内部驱动层、基础层、应用层的程序进行设计开发。使用了目前嵌入式软件开发领域非常新颖的工具STM32CubeMX对驱动层程序进行辅助编程,高效地完成了所有外设底层驱动以及芯片初始化程序的开发。在MDK-ARM环境里编写了基础层中重要的功能型函数以及在实现了应用层面简单的控制策略。(4)开发了上位机程序的串口通信部分,实现了上位机与电控单元之间的串口通信。