基于Android的电动汽车交流充电桩控制模块设计

张俊哲　高新

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、SGX530 3D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。

2 Android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），服务（Service），内容提供者（Content provider），广播接收者（Broadcast receiver）。

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，服务（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。本文中服务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）与服务（Service）之间的通信通过Activity与后台服务绑定，通过中间对象Binder的实例操作后台服务实现，活动与服务绑定后，就可以获取进度信息和服务的状态。

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。

参考文献

[1] 孙亚非，曾成，伍萍辉.对Android平台的智能低压配电终端的研究[J].自动化仪表，2014（3）：85-88.

[2] 尹婷婷，朱振军，林永军.电动汽车充电桩基于CPU卡的消费系统设计与实现[J].山东电力技术，2012（4）：55-57.

[3] 陈宋宋，王丽丽，项彬，等.ESAM在电动汽车充电桩中的应用[J].电力系统通信，2012（4）：42-46.

[4] 陈金凤.一种基于Android的视频监控系统的设计与实现[D].上海：上海交通大学，2012.endprint