基于拓普微HMT070ETD-1D液晶模块的充电桩显示屏设计

引言

在中国，乃至全球，“碳排放”的环境问题日益突出，交通出行又在我们日常工作与学习必不可少。两者的矛盾之间的缓和方法之一——新能源汽车，就是非常好的办法。随着新能源汽车的保有量不断增加，充电桩的需求也越来越强。

充电桩系统设计方案涉及强电，计费，联网，显示，保护等多种功能模块。本文将介绍使用拓普微HMT070ETD-1D液晶模块设计的充电桩显示屏，该方案显示屏独立设计，TCP以太网接口进行数据交互，快速、稳定且非常方便集成到充电桩系统。

目标功能

1. 仿照国家电网现有充电桩显示屏操作方式

2. 需要有二维码生成与显示功能。分别将用于充电桩付费信息的安全链接生成；充电桩本桩信息的显示，便于运维工作人员快速采集充电桩的各种信息

3. 广告界面的显示。主要以图片滚动显示的方式，显示运营商的广告推广信息等

4. 背景图片的添加，参数的显示，数值的显示

5. 触摸屏的使用，如按钮

6. 灵活地通讯接口，如串口，以太网接口

7. 充电界面，包含以下信息：充电电压、充电电流、充电时间、充电费用、电池SOC等

8. 充电完成界面，包含以下信息：充电总时间，充电电量，充电总费用等

9. 停止充电按键，即用户可提前手动结束充电

拓普微液晶模块

拓普微HMT070ETD-1D 7寸液晶屏，其模块化、一体化设计，自供电的方式，非常适合充电桩项目中各个模块的独立开发与系统集成。

拓普微显示的开发套件中直接提供了二维码控制的生成，可直接使用拖动方式在设计界面中添加。

拓普微显示屏提供了串口与以太网接口的原生支持。

拓普微显示屏有充足的Flash空间，可以用来保存图片及数据。

拓普微显示屏的工具中提供文本添加，数字显示控制等非常适合生成运行信息的展示

制作过程

考虑到220v充电的实验环境安全成本较高，亦较难实现，本次以给手机充电为实验环境，获取手机充电过程中的实际数据为显示数据。

来自拓普微的demo

深圳拓普微公司的智能液晶屏HMT070ETD-1D包装简约实用。内容也分为三个部分：液晶屏和线，说明书与填充丰富的泡沫。坦白讲，这泡沫还真是扛事，外包装的纸箱都压变型了，其保护了产品屏幕无丝毫影响。找来了DC2.5mm的接头，直流小电源，将电压输出调整到标准的12v，打开输出，出厂自带的demo程序便展示在了眼前。

屏保界面展示了滑动开锁的应用，操作起来灵敏度适中，也很顺利的进入了主程序。

主程序是其余几个demo，分别是石油、化工常见的管道控制应用，仪表盘应用、数据曲线图等以不同的领域和背景做出来的常见应用演示示例。

看过演示示例，一方面可以肯定我将要设计的充电桩控制显示屏肯定没有技术难点了；另一方面，我觉得，我的设计方案是不是大材小用了。

充电桩待机界面

充电桩的三个典型状态之一——待机状态。参考国家电网的设计方案，其充电桩在待机的时候是循环播放图片广告。所以我也就参考其设计，设计成这个样子了。

我使用了拓普微的界面设计工具，添加底部的文字与两张图片（软件里称为图标），用于显示我们的赞助商。

在左上——动画控制，该控件可以设置要显示的图片组，并且可以设置播放速度，将滚动图片的功能一分钟轻松解决！赞！！！

在右上部添加了时钟显示，用来显示当前的时间，在右中部添加了一个二维码来标识充电桩的基本信息，比如计费，维护等。

时钟、二维码的设计实在是太方便了，控件拖拽即完成——特别地贴心。

充电桩充电界面

充电桩的三个核心状态之一充电状态。充电状态要以最直观的数据方式显示给客户。现在是什么状态，充了多少电，已经花了多少钱？

当然，还要有停止充电的操作按键。

在设计界面的时候，参考了拓普微设计手册的建议，将固定字符串与背景图设计在一起，虽然灵活度看似下降，但确实节省了数据空间，减少了算力需求，增加了显示屏的显示速度。

先上一个界面的图。

数据显示数字的增加也非常方便，直接拖拽控件即可，然后再添加变量，给数字控件分配一个寄存器地址。

在通讯的过程中，与Modbus协议类似，都是写入或读取寄存器地址的方式，所以对于Modbus这个通用的全球标准大家还是非常值得学习与借鉴的。

以下是我本次数据的指令，非常方便与拓普微的显示屏通讯的。

charge fee

aa 3d 00 08 00 0C 00 EA cc 33 c3 3c

charge voltage

aa 3d 00 08 00 04 01 FA cc 33 c3 3c

charge current

aa 3d 00 08 00 06 03 EA cc 33 c3 3c

charge power

aa 3d 00 08 00 08 00 EA cc 33 c3 3c

charge soc

aa 3d 00 08 00 0e 00 5A cc 33 c3 3c

charge time

aa 3d 00 08 00 0a 00 5A cc 33 c3 3c

充电桩充电完成

充电桩的三个核心状态最后一个状态——充电完成状态。充电完成状态主要是提示当前的充电完成后的信息，如充电时间，充电电量，充电费用。

在经过前两个界面的设计后，这个最后一个界面在有了GUI后，实现过程非常顺利。大致仅用了10分钟左右。

这里也给大家一个tip：咱们在设计的时候，需要先将所需要的变量，或者需要的变量先设计并保存起来。当界面设计的时候，需要哪些变量显示，直接从这个变量里面选择。如果不需要这个变量，则空闲此变量，而不要不设计，不提供，甚至删除其变量。——这样为后续升级会带来一些不必要的困难。

串口是调试口，网口才是通讯口

显示屏提供了RS232协议电平的DB9接口，非常适合我们通过PC机调试，但其由于接口独占的方式，并不适合多机接入，而这时，以太网的通讯方式便轻松解决上述烦恼。

下面，我们来看看使用以太网通讯与显示屏交互数据难不难？

我们首先要配置液晶屏的网口参数。通过工具=>工程设置=>网络设置，打开如下面所示的界面。大家依自己的网络环境配置对应的参数。

接下来，使用普通的TCP client端就可以与液晶屏连接了。我首先使用了PC软件进行了测试，参数配置，如下图所示：

发送的数据内容格式与串口通讯相同，这里就不做赘述了。网络接口测试通过后，我们将液晶屏集成到我们系统里面来了。

液晶屏的OTA升级

我们在开发嵌入式程序时，多数情况下，为了便于以后增加功能或修正bug都会编写固件在线升级模块。那么我们的液晶屏也有在线升级模块吗？答案是肯定的。

液晶屏的固件烧写，除了通过USB端口外，以太网接口也是可以的。经过测试，我个人觉得较USB端口更加方便，也符合我们交叉编译环境下的程序编写——通过网络，将主机程序同步到下位机嵌入式设备中。

液晶屏的固件升级程序是使用常用的TFTP协议，方便、简洁。PC端软件拓普微公司已经帮我们设计完成了。只需要在这个界面里配置好参数，并将固件文件保存到指定位置即可。

简单不！

系统连接图

虽然桌子上面的线有乱，但是连接方式是以交换机为中心，以网线为连接方式，分别连接液晶屏，PC电脑，LPC1768开发板。如果放在充电桩的机柜里面，整齐的布线后，线路的思路就会非常清晰了。

一点建议

以太网接口也可以升级为PoE方式，不再需要额外的供电电线了，这样对于布线就方便多了，更加适应模块化的项目中，如门禁显示屏方案等。

开发杂记

液晶屏的界面设计是基于拓普微官方的设计软件，其软件免费下载安装与使用，全程拖拽式设计，仅有少量的配置参数需要设计人员设计。保存配置，下载固件，一键完成。完美的“所见即所得”。

在官方技术人员胡工的协助下，将按键的实现方式修改为由状态改变后的照片转换的方式。制作的效果更加符合用户习惯，效果也更加完美。

刚开始的时候，在设计滚动图片时，将图片保存在了单一背景页面下，但此方式受限，在官方技术人员胡工的建议下，修改为多背景图片的方式则轻松解决，效果更加流畅。