電動汽車快速充電機監(jiān)控終端的設計

　　在本系統(tǒng)中，用到的消息類型主要有：控制、狀態(tài)、測量、警告和廣播5種類型。根據(jù)將類型碼的具體分配如表2所示。

　　(3)源地址。協(xié)議規(guī)定ID12~ID16為源地址，ID17~ID21為目標地址，進而標識報文的各接收節(jié)點與發(fā)送節(jié)點。5位地址位，保留11111b為廣播地址，可以確定31個控制節(jié)點，可滿足電動汽車充電機的監(jiān)控需求。在此系統(tǒng)中，定義00000b為監(jiān)控終端，00001b為充電機節(jié)點，00010b為電池管理系統(tǒng)(BMS)節(jié)點。

　　(4)分段碼。因不同的節(jié)點所發(fā)送的數(shù)據(jù)量不同，可能會出現(xiàn)一個數(shù)據(jù)幀不能把從底層采集到的數(shù)據(jù)一次性發(fā)送完畢(即超過8個字節(jié)的情況)。協(xié)議中將ID11~ID4定義為分段碼，如表3所示。

　　在表3中，某節(jié)點的數(shù)據(jù)幀由分段碼00H開始，由FFH結(jié)束，最大可支持發(fā)送256×8字節(jié)的數(shù)據(jù)。若該節(jié)點只有一幀數(shù)據(jù)，定義FFH同時也為單幀數(shù)據(jù)。

　　例如，BMS節(jié)點，包含了電池組總電壓、電池組總電流、電池組SoC、電池組各個箱體(9個)的溫度以及電池組狀態(tài)的信息等。每個數(shù)據(jù)占用2 B.顯然一個數(shù)據(jù)幀是無法發(fā)送該節(jié)點的全部信息，故須采用多幀方式發(fā)送。

　　2.3數(shù)據(jù)發(fā)送模塊

　　終端是通過串口外接周立功GPRS模塊(ZWG-23A)連接到互聯(lián)網(wǎng)。通過GPRS網(wǎng)絡上網(wǎng)，連接到服務器之后，按照通信協(xié)議定時向服務器發(fā)送數(shù)據(jù)。根據(jù)《深圳市電動汽車充電系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》標準文件，協(xié)議由報文起始標識、版本號、命令字、報文長度、數(shù)據(jù)內(nèi)容、校檢碼等組成的，其具體格式如表4所示。

　　(1)起始標識。設為0xFAF5，用于喚醒接收方準備接收數(shù)據(jù)。

　　(2)報文長度。是由[發(fā)送序列號]到[數(shù)據(jù)內(nèi)容]的總長度。

　　(3)校驗碼。是從[起始標識]到[數(shù)據(jù)內(nèi)容]的無進位累加和。

　　(4)接收(發(fā)送)方類型與地址。監(jiān)控中心為類型為“業(yè)務服務平臺”，其數(shù)值為1，其地址為在此類型碼下的某一個惟一地址;終端的類型為“調(diào)度終端”，其數(shù)值為255，地址為此類型下的某一個惟一地址。

　　(5)數(shù)據(jù)內(nèi)容與命令字：不同的命令字決定該報文所攜帶的數(shù)據(jù)的內(nèi)容的構(gòu)成及所占用的字節(jié)數(shù)。

　　數(shù)據(jù)內(nèi)容一般由一個或多個數(shù)據(jù)對象組合而成，也可以為空。發(fā)送方在應答非正常或無應答的情況下，每條數(shù)據(jù)報文最多重復發(fā)6次，每次間隔時間為30 s.數(shù)據(jù)內(nèi)容根據(jù)命令字的不同其所組成的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)內(nèi)容見表5所示。

　　3軟件設計

　　3.1μC/OS-Ⅱ的多任務管理

　　移植μC/OS-Ⅱ?qū)崟r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(nèi)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(nèi)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(xiàn)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?nèi)蝿铡⑤斎胩幚砣蝿?、打印任務、?shù)據(jù)的存儲任務、IC卡的讀/寫任務、GPRS的發(fā)送任務、CAN數(shù)據(jù)的接收任務、CAN數(shù)據(jù)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(jù)任務的關(guān)聯(lián)性、關(guān)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(diào)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。

　　表1中基本數(shù)據(jù)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(guān)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(guān)聯(lián)在一起，其關(guān)系如圖3所示。

　　圖3 μC/OS-Ⅱ各任務之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系圖

　　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(wǎng)絡鏈接互聯(lián)網(wǎng)。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(guān)的配置程序，其配置DTU的程序流程圖如圖4所示。

　　圖4 DTU配置程序流程圖