基于嵌入式系统的电动汽车交流充电桩设计

系统自检时，闭合开关S1，脉冲信号传输至电压监测点，表示充电桩准备完毕，可以进行充电。当电动汽车充电电缆与充电桩供电插座可靠连接后，控制导引电路闭环，R1和R2阻值相同，检测点正电压减半则表示连接正确。充电桩通过输出PWM信号将当前能提供的最大连续额定电流值告知车载充电机(约定可用的线电流和PWM信号占空比成线性比例关系)。

3 中央管理模块设计
中央管理模块的硬件结构如图4所示，主要由嵌入式微处理器、LCD显示屏、键盘、导引灯、喇叭、射频卡读写装置、存储器及一些通信与控制接口组成。

系统采用了基于ARM Cortex-M3内核的嵌入式微处理器作为主控芯片，ARM Cortex-M3处理器是行业领先的32位处理器，适用于具有高确定性的实时应用，能提供出色的计算性能和对事件的卓越系统响应，同时可以适应低动态和静态功率的系统需求。选用的芯片系统时钟设置为96 MHz，可以满足交流充电桩的控制需求。
LCD显示屏、键盘、导引灯、喇叭及射频卡读写器组成交流充电桩的人机接口界面。LCD显示交流充电桩的详细工作信息；导引灯快速指示工作状态；喇叭提供语音提示；用户可利用键盘设置充电参数；射频卡完成用户身份识别、充电过程启停管理及交易结算功能。
大容量FLASH用来存储交易记录及充电桩运行记录。通过通信接口，实现交流充电桩与上级监控中心通信，上传交易信息及充电桩运行信息，接收监控中心控制指令。
充电桩工作流程描述如下：用户刷卡进入系统后，显示射频卡读写装置获取的用户信息，提示用户连接充电插头。用户可利用键盘选择合适的充电方式(自动、定电量、定时间、定费用)并设置相应的充电参数。再次刷卡可启动充电过程，同时向用户卡内写入未付费标识，用户将无法在未完成本次交易之前再次使用该卡。
充电过程中，管理模块定时获取状态参数(电量、时间、故障信息等)并显示。当判断出车载充电机已结束充电或已完成用户设置的充电目标时，充电过程结束，提示用户结账。用户再次刷卡可完成本次交易，并清除卡内未付费标识。此外，用户也可在充电过程中的任意时刻刷卡结束充电并完成交易。

4 软件设计
选用μC／OS-Ⅱ作为本设计的软件平台，它是一种具有可剥夺性多任务内核的实时操作系统，移植方便，而且稳定性和可靠性好。μC／ OS-Ⅱ的系统资源丰富，最多可管理64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，用户还可根据需要进行裁剪。因此，比较适合于中小型实时控制系统。