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电动汽车快速充电机监控终端的设计(2)

电动汽车快速充电机监控终端的设计(2)

在本系统中,用到的消息类型主要有:控制、状态、测量、警告和广播5种类型。根据将类型码的具体分配如表2所示。

(3)源地址。协议规定ID12~ID16为源地址,ID17~ID21为目标地址,进而标识报文的各接收节点与发送节点。5位地址位,保留11111b为广播地址,可以确定31个控制节点,可满足电动汽车充电机的监控需求。在此系统中,定义00000b为监控终端,00001b为充电机节点,00010b为电池管理系统(BMS)节点。

(4)分段码。因不同的节点所发送的数据量不同,可能会出现一个数据帧不能把从底层采集到的数据一次性发送完毕(即超过8个字节的情况)。协议中将ID11~ID4定义为分段码,如表3所示。

在表3中,某节点的数据帧由分段码00H开始,由FFH结束,最大可支持发送256×8字节的数据。若该节点只有一帧数据,定义FFH同时也为单帧数据。

例如,BMS节点,包含了电池组总电压、电池组总电流、电池组SoC、电池组各个箱体(9个)的温度以及电池组状态的信息等。每个数据占用2 B.显然一个数据帧是无法发送该节点的全部信息,故须采用多帧方式发送。

2.3数据发送模块

终端是通过串口外接周立功GPRS模块(ZWG-23A)连接到互联网。通过GPRS网络上网,连接到服务器之后,按照通信协议定时向服务器发送数据。根据《深圳市电动汽车充电系统技术规范》标准文件,协议由报文起始标识、版本号、命令字、报文长度、数据内容、校检码等组成的,其具体格式如表4所示。

(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。


3软件设计

3.1μC/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。

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。



图3 μC/OS-Ⅱ各任务之间的关联关系图


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。



图4 DTU配置程序流程图
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