基于ARM的快速充電機監(jiān)控終端設計

數據內容一般由一個或多個數據對象組合而成，也可以為空。發(fā)送方在應答非正?；驘o應答的情況下，每條數據報文最多重復發(fā)6次，每次間隔時間為30 s.數據內容根據命令字的不同其所組成的數據對象也不同，通常情況下，終端與監(jiān)控中心的通信包括終端注冊、中心應答、終端就緒、定時發(fā)送4個階段。部分命令字與對應的數據內容見表5所示。

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3 軟件設計

3.1 μC/OS-Ⅱ的多任務管理

移植μC/OS-Ⅱ實時操作系統(tǒng)為監(jiān)控終端的系統(tǒng)平臺，該系統(tǒng)是可剝奪性多任務內核的實時操作系統(tǒng)，具有實時、可裁剪、可靠和穩(wěn)定性等優(yōu)點。μC/OS-Ⅱ的系統(tǒng)資源豐富，除去自身的系統(tǒng)任務外，用戶可以建立多達56個任務，并提供信號量、消息郵箱、消息隊列及內存管理等系統(tǒng)級服務，足以滿足充電樁的監(jiān)控終端的系統(tǒng)要求。

為實現監(jiān)控終端的功能要求，在μC/OS-Ⅱ中設計了以下13個任務：顯示任務、鍵盤查詢任務、輸入處理任務、打印任務、數據的存儲任務、IC 卡的讀/寫任務、GPRS 的發(fā)送任務、CAN 數據的接收任務、CAN 數據的發(fā)送任務、GPRS的接收任務、命令控制任務、報警任務及看門狗的喂狗和異常檢測任務。

μC/OS-Ⅱ的多任務的特點，規(guī)定每個任務都必須具有不同的優(yōu)先級。根據任務的關聯(lián)性、關鍵性、緊迫性、頻繁性、實時要求性來確定任務的優(yōu)先級，既要保證每個任務的相對獨立性，又要避免任務調度頻繁致使系統(tǒng)的效率下降。任務的優(yōu)先級規(guī)劃如表6所示。

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表1 中基本數據包括城市區(qū)號、停車場序號、充電樁位置信息、報文發(fā)送時間以及充電機、BMS和用戶IC卡的相關信息共計209 B.

表中各任務優(yōu)先級之間保留一定的間隔，方便系統(tǒng)以后的改進和升級。系統(tǒng)設定時鐘節(jié)拍為10 ms,滿足充電樁的實時性要求。μC/OS-Ⅱ系統(tǒng)利用信號量、消息郵箱和消息隊列三種通信方式將本系統(tǒng)中的13個應用任務關聯(lián)在一起，其關系如圖3所示。

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3.2 ZWG-23A模塊的配置

ZWG-23A 通過串口與終端鏈接，它通過移動通信的GPRS 網絡鏈接互聯(lián)網。由于周立功公司并沒有提供基于μC/OS-Ⅱ的DTU 配置程序，所以系統(tǒng)中需要自行開發(fā)相關的配置程序，其配置DTU 的程序流程圖如圖4所示。

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假設終端每天與中心連接注冊一次，以每隔30 s的心跳時間定時向中心發(fā)送監(jiān)控信息，根據表6數據內容字節(jié)計算，一臺終端一天發(fā)送報文所產生的GPRS流量大約為 (228 × 2 × 60 × 24 + 294 × 2 + 100) (128 × 1 024) =5 MB,以每月30天計算，一年一臺終端所產生的GPRS流量為1.7 GB.采用2 GB的包年流量套餐足以滿足終端一年所產生的流量費。

4 結語

本文研究了電動汽車快速充電機監(jiān)控網絡的結構組成，詳細分析了監(jiān)控終端的通信網絡的CAN與GPRS的通信應用層協(xié)議。其CAN 網絡協(xié)議具有廣泛的通用性，GPRS的流量少，可推廣到自動化的其他領域中的應用。