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基于EM3357工控主板的國網(wǎng)充電樁計費單元實現(xiàn)方案

英創(chuàng)信息技術(shù) ? 作者:英創(chuàng)信息技術(shù) ? 2019-10-10 18:00 ? 次閱讀

國家電網(wǎng)發(fā)布了《電動汽車非車載整車直流充電機通用技術(shù)規(guī)范》作為采購標準,根據(jù)這一規(guī)范,英創(chuàng)公司推出了EM3357工控主板,方便用戶快速搭建能夠符合國家電網(wǎng)規(guī)范的應(yīng)用方案,考慮到客戶已經(jīng)利用EM9287構(gòu)建出成熟的充電方案推出,所以將EM3357的管腳設(shè)計為和EM9287的管腳完全兼容,方便客戶直接替換。

EM3357工控主板

從《電動汽車非車載整車直流充電機通用技術(shù)規(guī)范》中對充電機內(nèi)部元器件關(guān)系圖的定義可以看出,最核心的的部分為計費控制單元,計費控制單元通過軟硬件接口連接相應(yīng)輸入/輸出組件,完成人機顯示、計量計費、支付、數(shù)據(jù)加解密、控制充電設(shè)備啟停、與車聯(lián)網(wǎng)平臺通信等功能:

充電機內(nèi)部元器件關(guān)系

根據(jù)規(guī)范中對計費控制單元軟硬件技術(shù)參數(shù)要求,利用EM3357可以方便快速的搭建出符合技術(shù)規(guī)范的應(yīng)用,EM337的接口資源如下表:

核心單元 Cortex-A8處理器,1GHz主頻
512MB DDR3系統(tǒng)內(nèi)存,用戶可用空間大于430MB
1GB FLASH存儲器,用戶文件空間890MB
硬件浮點協(xié)處理器(VFP、NEON)
MicroSD卡座,支持SDHC大容量數(shù)據(jù)存儲
通訊接口 2路獨立以太網(wǎng)接口,10M/100M自適應(yīng)
7路標準UART串口(ttyS1-ttyS7)
ttyS1 - ttyS5為高速串口,波特率可達3Mbps
ttyS6-ttyS7為普通串口,宜作為RS485接口
2路CAN總線接口,與GPIO復(fù)用管腳
1路I2C接口,主控模式,最高波特率400kbps,與GPIO復(fù)用管腳
1路SPI接口,主控模式,最高波特率48Mbps,與GPIO復(fù)用管腳
2路USB主控接口USBH1、USBH2,支持USB虛擬串口以及基于虛擬串口功能的多種3G/4G模塊
1路USB OTG接口,USB Host / Device口可選
人機界面 TFT彩色LCD接口(RGB各6-bit + 同步時鐘信號
多種顯示分辨率可選(320×240 - 1024×768)
直接支持4線制電阻觸摸屏
電阻觸摸屏滿足IEC-6100-4-2電磁兼容標準
支持標準鼠標鍵盤(USB)、矩陣鍵盤(I2C接口)
支持開機畫面用戶自主更新
GPIO 32位通用GPIO0–GPIO31,3.3V TTL電平,各位方向獨立可
控部分GPIO與系統(tǒng)的通訊接口復(fù)用管腳
GPIO24–GPIO25支持外部中斷觸發(fā)功能,上升沿有效
其他資源 實時時鐘RTC,具有掉電保護功
能硬件看門狗(WDT),防止系統(tǒng)死鎖
調(diào)試串口ttyS0(115200 8-N-1)

根據(jù)EM3357的資源,英創(chuàng)公司給出了如下設(shè)計示例,能夠完全滿足國家電網(wǎng)的充電機技術(shù)規(guī)范:

項目 指標要求 EM3357接口資源
CPU主頻 TI AM3354 Sitara ARM Cortex-A8 800MHz TI AM3354 Sitara ARM Cortex-A8 1GHz
內(nèi)存 ≥512MB,DDR2/DDR3 512MB,DDR3
FLASH ≥1GB,Nand Flash 256MB-1GB,NandFlash
外部存儲 標準SD卡,支持最高16G。SD卡安裝方式:標準SD卡,外插式安裝 支持標準SD卡,fat格式,大小可以到2TB
移動通信 應(yīng)配置同時支持中國移動、中國聯(lián)通、中國電信4G/3G/2G的全網(wǎng)通通信模塊
4G/3G通信SIM卡通信方式:2個標準SIM卡插槽,支持外插式安裝。支持應(yīng)用軟件選擇使用其中任一SIM卡連接通信網(wǎng)絡(luò)
EM3357有兩路標準的USB_HOST接口,并配有通用轉(zhuǎn)換驅(qū)動,可以支持絕大部分的移動通信模塊,只需要應(yīng)用程序上實現(xiàn)功能即可
定位 應(yīng)內(nèi)置支持北斗系統(tǒng)的定位模塊 使用EM3357上的串口(ttyS2)與定位模塊通信
ESAM 支持ESAM芯片。ISO7816協(xié)議 目前的ESAM芯片大多為SPI接口,可直接連接至EM3357的SPI接口(GPIO28 – GPIO31)
PSAM 參考ESAM
DO 6路220V/5A;
繼電器隔離
DO×6 ->GPIO0-GPIO5隔離驅(qū)動后控制繼電器
DI 6路,外部提供空節(jié)點。
內(nèi)部提供12V,光電隔離
DI×6 ->GPIO16-GPIO21光電隔離輸入
單色屏 并口8080總線 默認配置為彩色屏,可以切換為單色屏,支持8080總線
鍵盤接口 鍵盤:4×4鍵盤,8路GPIO 4×4鍵盤 ->使用I2C總線(GPIO22,GPIO23)在應(yīng)用底板上擴展矩陣鍵盤,有現(xiàn)成的案例
觸摸彩屏接口 LVDS接口(20線)。4線電阻觸摸屏接口。4線背光電源接口 LVDS接口 ->轉(zhuǎn)換EM3357 CN3上的RGB信號至LVDS接口,CN3包含有4線制電阻觸摸屏接口信號
掉電檢測 1路GPIO 掉電檢測 ->GPIO26中斷輸入
UART UART共7路:
(1)RS232≥4路:
RS232-01:Console口。
RS232-02:連接內(nèi)置或外置藍牙模塊;
RS232-03:連接內(nèi)置北斗定位模塊;
RS232-04:連接外置讀卡器。
(2)RS485≥1路:
RS485-01:連接外置
(3)備用≥2路:
RS232/485復(fù)用1:備用,接口類型可配置。
RS232/485復(fù)用2:備用,接口類型可配置
EM3357共有7+1路標準串口,配置如下:
RS232-01 ->ttyS0,RS232電平
RS232-02->ttyS1 + RS232電平轉(zhuǎn)換
RS232-03 ->ttyS2 + RS232電平轉(zhuǎn)換
RS232-04 ->ttyS3 + RS232電平轉(zhuǎn)換
RS485-01 ->ttyS6,該串口復(fù)用(GPIO12, GPIO13)管腳 + 光電隔離RS485轉(zhuǎn)換
RS232/485復(fù)用1->ttyS4 + RS232 / RS485驅(qū)動電路
RS232/485復(fù)用2 ->ttyS7,該串口復(fù)用(GPIO14, GPIO15)管腳,+ RS232 / RS485驅(qū)動電路。
注:ttyS5與can1復(fù)用管腳,不能引出,未用
USB ≥2路:
USB-01:USBOTG,4G/3G網(wǎng)卡。在模塊內(nèi)部用于連接網(wǎng)卡。
USB-02:USBHOST,引出,USBA 接口。用于插入U盤
EM3357有兩路USB_HOST:
USB-01->USBH1,虛擬串口模式
USB-02->USBH2,USBTypeA接口插座
CAN BUS ≥2路:
CAN-01:CAN2.0 B,125/250kbps,與充電控制器通信。
CAN-02:CAN2.0 B,125/250kbps,備用
EM3357擁有兩路獨立CAN BUS接口,與GPIO復(fù)用管腳。配置如下:
CAN-01 ->can0 (GPIO8, GPIO9) + 光電隔離CAN驅(qū)動電路
CAN-02 ->can1 (GPIO10, GPIO11) + 光電隔離CAN驅(qū)動電路
網(wǎng)絡(luò) ≥2路。10/100M,RJ45
RJ45-01:10/100M,用于連接上級系統(tǒng)。
RJ45-02:10/100M,備用
RJ45-01 ->eth0+ 網(wǎng)絡(luò)變壓器和RJ45插座
RJ45-02 ->eth1+ 網(wǎng)絡(luò)變壓器和RJ45插座
聲音 內(nèi)置功放,≥0.5W,標準3.5圓孔,立體聲。
蜂鳴器。
標準3.5mm音頻插口
音頻立體聲播放 ->USB_OTG作為HOST模式連接USB Audio模塊,由模塊輸出2路音頻模擬信號至喇叭。
蜂鳴器 ->GPIO27控制
時鐘 RTC時鐘。具有掉電保持至少1年功能 EM3357配有RTC功能,在底板上增加Li電池即可實現(xiàn)掉電保持
電源 輸入額定電壓:DC12V,輸入范圍DC9V-15V,具備反接保護。
額定功率:20W。
掉電保持時間≥15秒。
為讀卡器提供5V電源
應(yīng)用底板需實現(xiàn)DC-DC轉(zhuǎn)換電路,為EM3357及驅(qū)動電路供電。EM3357的額定功耗小于15W,其他驅(qū)動電路耗電很低,可完全滿足低于20W的額定功率要求。
鑒于成本的考慮,15秒掉電保持功能由外部單元實現(xiàn)
尺寸 不大于200mm×150mm×80mm 底板尺寸定為200mm×150mm,其中EM3357(尺寸74mm×53mm)插在應(yīng)用底板上,電路板的總高度< 20mm,滿足規(guī)范要求
安裝 導(dǎo)軌式或螺絲直接固定安裝 機箱設(shè)計可保證安裝要求
軟件系統(tǒng) Linux內(nèi)核版本:3.14;
GCC:gcc-linaro-4.9-2015.02;
QT:4.8.6;
電阻式觸摸屏驅(qū)動依賴庫:tslib-1.4
EM3357的內(nèi)核版本為Linux-4.1.6,支持所要求版本編譯器。Linux-4.1.6內(nèi)核支持QT:4.8.5
電阻式觸摸屏驅(qū)動依賴庫:tslib-1.4
工作和存儲環(huán)境 濕度:5%~95%,無凝露。
工作溫度:-40℃~70℃
存儲溫度:-40℃~85℃
EM3357工業(yè)級板卡的工作溫度為:-40℃~80℃

根據(jù)以上表格,為了方便客戶參考,繪制原理框圖如下所示:

原理框圖

綜上所述,利用EM3357,能夠方便快速的構(gòu)建符合國家電網(wǎng)充電機技術(shù)規(guī)范的應(yīng)用方案,并且可以根據(jù)客戶的需求,靈活的設(shè)計底板,構(gòu)建出具有自身特點的方案。

聲明:本文內(nèi)容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網(wǎng)站授權(quán)轉(zhuǎn)載。文章觀點僅代表作者本人,不代表電子發(fā)燒友網(wǎng)立場。文章及其配圖僅供工程師學(xué)習(xí)之用,如有內(nèi)容侵權(quán)或者其他違規(guī)問題,請聯(lián)系本站處理。 舉報投訴
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