基于ARM的快速充电机监控终端设计

其具体格式如表4 所示。

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(1)起始标识。设为0xFAF5,用于唤醒接收方准备接收数据。

(2)报文长度。是由[发送序列号]到[数据内容]的总长度。

(3)校验码。是从[起始标识]到[数据内容]的无进位累加和。

(4)接收(发送)方类型与地址。监控中心为类型为“业务服务平台”,其数值为1,其地址为在此类型码下的某一个惟一地址;终端的类型为“调度终端”,其数值为255,地址为此类型下的某一个惟一地址。

(5)数据内容与命令字：不同的命令字决定该报文所携带的数据的内容的构成及所占用的字节数。

数据内容一般由一个或多个数据对象组合而成，也可以为空。发送方在应答非正常或无应答的情况下，每条数据报文最多重复发6次，每次间隔时间为30 s.数据内容根据命令字的不同其所组成的数据对象也不同，通常情况下，终端与监控中心的通信包括终端注册、中心应答、终端就绪、定时发送4个阶段。部分命令字与对应的数据内容见表5所示。

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3 软件设计

3.1 μC/OS-Ⅱ的多任务管理

移植μC/OS-Ⅱ实时操作系统为监控终端的系统平台，该系统是可剥夺性多任务内核的实时操作系统，具有实时、可裁剪、可靠和稳定性等优点。μC/OS-Ⅱ的系统资源丰富，除去自身的系统任务外，用户可以建立多达56个任务，并提供信号量、消息邮箱、消息队列及内存管理等系统级服务，足以满足充电桩的监控终端的系统要求。

为实现监控终端的功能要求，在μC/OS-Ⅱ中设计了以下13个任务：显示任务、键盘查询任务、输入处理任务、打印任务、数据的存储任务、IC 卡的读/写任务、GPRS 的发送任务、CAN 数据的接收任务、CAN 数据的发送任务、GPRS的接收任务、命令控制任务、报警任务及看门狗的喂狗和异常检测任务。

μC/OS-Ⅱ的多任务的特点，规定每个任务都必须具有不同的优先级。根据任务的关联性、关键性、紧迫性、频繁性、实时要求性来确定任务的优先级，既要保证每个任务的相对独立性，又要避免任务调度频繁致使系统的效率下降。任务的优先级规划如表6所示。

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表1 中基本数据包括城市区号、停车场序号、充电桩位置信息、报文发送时间以及充电机、BMS和用户IC卡的相关信息共计209 B.

表中各任务优先级之间保留一定的间隔，方便系统以后的改进和升级。系统设定时钟节拍为10 ms,满足充电桩的实时性要求。μC/OS-Ⅱ系统利用信号量、消息邮箱和消息队列三种通信方式将本系统中的13个应用任务关联在一起，其关系如图3所示。

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3.2 ZWG-23A模块的配置

ZWG-23A 通过串口与终端链接，它通过移动通信的GPRS 网络链接互联网。由于周立功公司并没有提供基于μC/OS-Ⅱ的DTU 配置程序，所以系统中需要自行开发相关的配置程序，其配置DTU 的程序流程图如图4所示。

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假设终端每天与中心连接注册一次，以每隔30 s的心跳时间定时向中心发送监控信息，根据表6数据内容字节计算，一台终端一天发送报文所产生的GPRS流量大约为 (228 × 2 × 60 × 24 + 294 × 2 + 100) (128 × 1 024) =5 MB,以每月30天计算，一年一台终端所产生的GPRS流量为1.7 GB.采用2 GB的包年流量套餐足以满足终端一年所产生的流量费。

4 结语

本文研究了电动汽车快速充电机监控网络的结构组成，详细分析了监控终端的通信网络的CAN与GPRS的通信应用层协议。其CAN 网络协议具有广泛的通用性，GPRS的流量少，可推广到自动化的其他领域中的应用。