基于Android的电动汽车交流充电桩控制模块设计

摘 要：针对国家电网电动汽车智能充电桩招标统一要求,该文介绍了一种符合国家电网要求的电动汽车充电桩核心控制模块,本设计使用TI公司的Cortex-A8系列工业级ARM处理器AM335X为主控制芯片,软件平台采用Android嵌入式操作系统,支持电容触摸屏、Wi-Fi、摄像等多种外设.该文主要介绍了Android系统在电动汽车充电桩中的实现方法,基于Android的电动汽车交流充电桩控制模块具有良好的扩展性.

关 键 词：安卓电动汽车充电桩AM335X

中图分类号：U469文献标识码：A文章编号：1674-098X（2014）11（c）-0045-01

近年来随着国家政策和补贴的大力支持,电动汽车产业蓬勃发展,电动汽车充电桩在电动汽车发展中起着至关重要的做用,是电动汽车发展必不可少的基础设施.2014年国家电网将电动汽车充电桩纳入国家电网统一招标计划,目前第一批招标工作已经顺利结束.

在此背景下,该文提出一种新型的基于Android的电动汽车充电桩核心控制模块,软件基于Android4.2版本操作系统开发,硬件则采用TI公司生产的Cortex-A8工业级ARM处理器作为核心控制芯片,与现有充电桩相比,不但处理速度更快,而且可以完美支持电容触摸屏及多种外设,功能和可扩展性更强.不但具有很大的实用价值,而且提出了一个新的设计思路,具有很强的参考价值.

1硬件结构

充电桩整体硬件由AM335X核心控制模块、LCD触摸显示屏、继电器控制模块、电能表、充放电控制模块、网络接口、IC卡读写模块、ESAM认证模块、打印机等部分组成.

该文设计的交流充电桩控制模块采用基于Cortex-A8架构的ARM处理器AM335X,该处理器主频720M,具有2个CAN总线接口、6路UART串口、2个USB2.0高速OTG端口、3个I2C端口、2个SPI端口、2个10/100/1000M以太网交换机接口、SGX5303D图形引擎,并且具有多达128个GPIO,完全满足交流充电桩的设计需求.

2Android系统

核心控制模块基于Android4.2系统开发,Android是一种基于Linux的开放源代码的操作系统,由Google公司和开放手机联盟领导及开发.Android分为应用程序层、应用程序框架层、系统运行库层和Linux内核层.

在本设计中,Android系统使用Google公司开发的Android4.2版本,并不需要大量修改Android系统的代码,只需要修改Linux核心层代码,增加部分驱动程序即可使用,增加的驱动程序包括：液晶屏显示驱动程序、电容触摸屏驱动程序、电能表485通信底动程序、ESAM通信驱动程序、IC卡通信驱动程序、实时时钟驱动程序.

除了Android系统本身,在系统启动之前还需要引导系统,本文使用uboot作为启动引导系统.uboot是用一段单片机代码用来作为引导程序,这个引导程序在系统启动时是最先执行的,它的主要任务是初始化硬件设备,将系统的软硬件环境带到一个合适的状态,再将内核从一种存储介质读入到内存中,然后跳到内核的入口点去运行,即操作系统.

3应用层软件

Android应用包括四大组件：活动（Activity）,怎么写作（Service）,内容提供者（Contentprovider）,广播接收者（Broadcastreceiver）.

该文描述的电动汽车控制模块中,活动（Activity）就是电动汽车充电应用程序,启动后始终处于前台运行状态,用户可通过应用程序的UI主界面选择执行的操作,包括先择功能、刷卡、开始充电、结束充电、查询余额等操作.

Android系统中,怎么写作（Service）能在后台运行,不需要用户界面,用来执行需要长时间处理的组件,能够在后台持久的运行,其它组件可与Service绑定,甚至能进行跨进程的通讯.本文中怎么写作包括充电桩与主站远程通信、与电能表通信、充电状态监控、充电费用管理、ESAM通信、数据管理、系统管理等操作.

活动（Activity）与怎么写作（Service）之间的通信通过Activity与后台怎么写作绑定,通过中间对象Binder的实例操作后台怎么写作实现,活动与怎么写作绑定后,就可以获取进度信息和怎么写作的状态.

Android平台内置了一套SQLite数据存储机制,并包含了一系列管理SQLiteDatabase的相关方法,如创建、打开数据库以及执行SQL命令等,应用程序可直接使用这些方法来构建私有存储系统,在创建ContentProvider时也可以借用这些方法.该文介绍的充电桩就选用了Android内置的SQLite数据库.

4结语

该文介绍了基于Android的充电桩嵌入式核心控制模块的硬件和软件设计.虽然现有充电桩已经具有比较完善的解决方案,但基于Android系统的充电桩设计仍处于刚刚起步阶段,尚未经过长期运行实验,其稳定性和安全性仍有待于进一步验证.但可扩展性强、应用丰富、操作简单、界面友好等是本设计的一大优势.