基于Android的電動汽車交流充電樁控制模塊設計

張俊哲　高新

摘 要：針對國家電網電動汽車智能充電樁招標統一要求，該文介紹了一種符合國家電網要求的電動汽車充電樁核心控制模塊，本設計使用TI公司的Cortex-A8系列工業級ARM處理器AM335X為主控制芯片，軟件平臺采用Android嵌入式操作系統，支持電容觸摸屏、Wi-Fi、攝像等多種外設。該文主要介紹了Android系統在電動汽車充電樁中的實現方法，基于Android的電動汽車交流充電樁控制模塊具有良好的擴展性。

關鍵詞：安卓 電動汽車 充電樁 AM335X

中圖分類號：U469 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）11（c）-0045-01

近年來隨著國家政策和補貼的大力支持，電動汽車產業蓬勃發展，電動汽車充電樁在電動汽車發展中起著至關重要的做用，是電動汽車發展必不可少的基礎設施。2014年國家電網將電動汽車充電樁納入國家電網統一招標計劃，目前第一批招標工作已經順利結束。

在此背景下，該文提出一種新型的基于Android的電動汽車充電樁核心控制模塊，軟件基于Android4.2版本操作系統開發，硬件則采用TI公司生產的Cortex-A8工業級ARM處理器作為核心控制芯片，與現有充電樁相比，不但處理速度更快，而且可以完美支持電容觸摸屏及多種外設，功能和可擴展性更強。不但具有很大的實用價值，而且提出了一個新的設計思路，具有很強的參考價值。

1 硬件結構

充電樁整體硬件由AM335X核心控制模塊、LCD觸摸顯示屏、繼電器控制模塊、電能表、充放電控制模塊、網絡接口、IC卡讀寫模塊、ESAM認證模塊、打印機等部分組成。

該文設計的交流充電樁控制模塊采用基于Cortex-A8架構的ARM處理器AM335X，該處理器主頻720M，具有2個CAN總線接口、6路UART串口、2個USB2.0高速OTG端口、3個I2C端口、2個SPI端口、2個10/100/1000M以太網交換機接口、SGX530 3D圖形引擎，并且具有多達128個GPIO，完全滿足交流充電樁的設計需求。

2 Android系統

核心控制模塊基于Android4.2系統開發，Android是一種基于Linux的開放源代碼的操作系統，由Google公司和開放手機聯盟領導及開發。Android分為應用程序層、應用程序框架層、系統運行庫層和Linux內核層。

在本設計中，Android系統使用Google公司開發的Android4.2版本，并不需要大量修改Android系統的代碼，只需要修改Linux核心層代碼，增加部分驅動程序即可使用，增加的驅動程序包括：液晶屏顯示驅動程序、電容觸摸屏驅動程序、電能表485通信底動程序、ESAM通信驅動程序、IC卡通信驅動程序、實時時鐘驅動程序。

除了Android系統本身，在系統啟動之前還需要引導系統，本文使用uboot作為啟動引導系統。uboot是用一段單片機代碼用來作為引導程序，這個引導程序在系統啟動時是最先執行的，它的主要任務是初始化硬件設備，將系統的軟硬件環境帶到一個合適的狀態，再將內核從一種存儲介質讀入到內存中，然后跳到內核的入口點去運行，即操作系統。

3 應用層軟件

Android應用包括四大組件：活動（Activity），服務（Service），內容提供者（Content provider），廣播接收者（Broadcast receiver）。

該文描述的電動汽車控制模塊中，活動（Activity）就是電動汽車充電應用程序，啟動后始終處于前臺運行狀態，用戶可通過應用程序的UI主界面選擇執行的操作，包括先擇功能、刷卡、開始充電、結束充電、查詢余額等操作。

Android系統中，服務（Service）能在后臺運行，不需要用戶界面，用來執行需要長時間處理的組件，能夠在后臺持久的運行，其它組件可與Service綁定，甚至能進行跨進程的通訊。本文中服務包括充電樁與主站遠程通信、與電能表通信、充電狀態監控、充電費用管理、ESAM通信、數據管理、系統管理等操作。

活動（Activity）與服務（Service）之間的通信通過Activity與后臺服務綁定，通過中間對象Binder的實例操作后臺服務實現，活動與服務綁定后，就可以獲取進度信息和服務的狀態。

Android平臺內置了一套SQLite數據存儲機制，并包含了一系列管理SQLiteDatabase的相關方法，如創建、打開數據庫以及執行SQL命令等，應用程序可直接使用這些方法來構建私有存儲系統，在創建ContentProvider時也可以借用這些方法。該文介紹的充電樁就選用了Android內置的SQLite數據庫。

4 結語

該文介紹了基于Android的充電樁嵌入式核心控制模塊的硬件和軟件設計。雖然現有充電樁已經具有比較完善的解決方案，但基于Android系統的充電樁設計仍處于剛剛起步階段，尚未經過長期運行實驗，其穩定性和安全性仍有待于進一步驗證。但可擴展性強、應用豐富、操作簡單、界面友好等是本設計的一大優勢。

參考文獻

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