一、項(xiàng)目背景

在中國(guó)，乃至全球，“碳排放”的環(huán)境問(wèn)題日益突出，交通出行又在我們?nèi)粘９ぷ髋c學(xué)習(xí)必不可少。近幾年的新能源汽車，有效地緩解了出行與環(huán)境問(wèn)題之間的矛盾。隨著新能源汽車的保有量不斷增加，充電樁的需求也越來(lái)越強(qiáng)。

充電樁系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案涉及強(qiáng)電、計(jì)費(fèi)、聯(lián)網(wǎng)、顯示、保護(hù)等多種功能模塊。本文將介紹使用拓普微HMT070ETD-1D液晶模塊設(shè)計(jì)的充電樁顯示屏，該方案顯示屏獨(dú)立設(shè)計(jì)，TCP以太網(wǎng)接口進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，快速、穩(wěn)定且非常方便集成到充電樁系統(tǒng)。

二、目標(biāo)功能

（一）實(shí)現(xiàn)充電樁顯示屏的三種典型顯示狀態(tài)：待機(jī)、充電中、充電完成

（二）利用網(wǎng)口通信功能，與顯示屏實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互

三、充電樁顯示屏項(xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)程

拓普微的7寸智能液晶屏，提供多種界面設(shè)計(jì)軟件控件，簡(jiǎn)化了界面設(shè)計(jì)過(guò)程；提供串口和以太網(wǎng)接口，RJ45網(wǎng)口可通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和更新。智能屏模塊化、一體化設(shè)計(jì)以及自供電的方式，非常適合充電樁項(xiàng)目中各個(gè)模塊的獨(dú)立開發(fā)與系統(tǒng)集成?？紤]到220v充電的實(shí)驗(yàn)環(huán)境安全成本較高，亦較難實(shí)現(xiàn)，本次以給手機(jī)充電為實(shí)驗(yàn)環(huán)境，獲取手機(jī)充電過(guò)程中的實(shí)際數(shù)據(jù)為顯示數(shù)據(jù)。

（一）智能屏demo

使用DC2.5mm的接頭，直流小電源，將電壓輸出調(diào)整到標(biāo)準(zhǔn)的12V，打開輸出，即可顯示出廠自帶的demo程序。demo顯示上的屏幕解鎖觸摸反應(yīng)靈敏度適中，進(jìn)入主程序里有儀表盤應(yīng)用、數(shù)據(jù)曲線等可應(yīng)用不同領(lǐng)域的常用應(yīng)用演示示例。

（二）顯示屏設(shè)計(jì)過(guò)程

1．充電樁顯示屏——待機(jī)界面

參考國(guó)家電網(wǎng)的設(shè)計(jì)方案，充電樁在待機(jī)的時(shí)候循環(huán)播放圖片廣告。所以此次項(xiàng)目也參考了其設(shè)計(jì)。

Topway的智能顯示模塊界面編輯軟件SGTools提供了 18 個(gè)控件， 通過(guò)這些控件能實(shí)現(xiàn)豐富的顯示效果和功能。因此，在用于體現(xiàn)充電樁顯示屏的待機(jī)界面時(shí)，除簡(jiǎn)單的文字、圖片外，還可添加動(dòng)畫、時(shí)鐘、二維碼功能，界面編輯操作非常方便，只需要拖拽相應(yīng)的控件就可以添加自己想要的功能顯示。（如圖所示）

2．充電樁顯示屏——充電界面

充電狀態(tài)下要以最直觀的數(shù)據(jù)方式顯示給客戶?，F(xiàn)在是什么狀態(tài)，充了多少電，消費(fèi)金額，結(jié)束充電按鈕等，這些都需要體現(xiàn)在顯示屏上。在設(shè)計(jì)界面的時(shí)候，參考了拓普微設(shè)計(jì)手冊(cè)的建議，將固定字符串與背景圖設(shè)計(jì)在一起，靈活度看似有些下降，但實(shí)際上節(jié)省了不少數(shù)據(jù)空間，減少了算力需求，提高了顯示屏的顯示速度。（如圖）

數(shù)據(jù)顯示數(shù)字的增加也非常方便，直接拖拽控件即可，然后再添加變量，給數(shù)字控件分配一個(gè)寄存器地址。

在通訊的過(guò)程中，與Modbus協(xié)議類似，都是寫入或讀取寄存器地址的方式，所以對(duì)于Modbus這個(gè)通用的全球標(biāo)準(zhǔn)大家還是非常值得學(xué)習(xí)與借鑒的。以下是本次數(shù)據(jù)的指令，非常方便與拓普微的顯示屏通訊。

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

3．充電樁顯示屏——充電界面

充電完成狀態(tài)主要是顯示當(dāng)前充電完成后的信息，如充電時(shí)間，充電電量，充電費(fèi)用。

在經(jīng)過(guò)前兩個(gè)界面的設(shè)計(jì)后，最后一個(gè)界面在有了GUI后，實(shí)現(xiàn)過(guò)程非常順利。

這里也給大家一個(gè)tip：在設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要先將所需要的變量，或者需要的變量先設(shè)計(jì)并保存起來(lái)。當(dāng)界面設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要哪些變量顯示，直接從這個(gè)變量里面選擇。如果不需要這個(gè)變量，則空閑此變量，而不要不設(shè)計(jì)，不提供，甚至刪除其變量。這樣后續(xù)升級(jí)會(huì)帶來(lái)一些不必要的困難。

四、網(wǎng)口通信

串口是調(diào)試口，網(wǎng)口才是通訊口。顯示屏提供了RS232協(xié)議電平的DB9接口，非常適合通過(guò)PC機(jī)調(diào)試，但由于其接口獨(dú)占的方式，并不適合多機(jī)接入，而這時(shí)，以太網(wǎng)的通訊方式便輕松解決上述煩惱。下面，我們來(lái)看看使用以太網(wǎng)通訊與顯示屏交互數(shù)據(jù)難不難？

首先我們要配置液晶屏的網(wǎng)口參數(shù)。通過(guò)工具=>工程設(shè)置=>網(wǎng)絡(luò)設(shè)置，打開如下面所示的界面。大家依自己的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境配置對(duì)應(yīng)的參數(shù)。

然后，使用普通的TCP client端就可以與液晶屏連接了。我首先使用了PC軟件進(jìn)行了測(cè)試，參數(shù)配置，如下圖所示：

發(fā)送的數(shù)據(jù)內(nèi)容格式與串口通訊相同，這里就不做贅述了。網(wǎng)絡(luò)接口測(cè)試通過(guò)后，我們將液晶屏集成到我們系統(tǒng)里面來(lái)了。

（一）液晶屏的OTA升級(jí)

我們?cè)陂_發(fā)嵌入式程序時(shí)，多數(shù)情況下，為了便于以后增加功能或修正bug都會(huì)編寫固件在線升級(jí)模塊。那么我們的液晶屏也有在線升級(jí)模塊嗎？答案是肯定的。

液晶屏的固件燒寫，除了通過(guò)USB端口外，以太網(wǎng)接口也是可以的。經(jīng)過(guò)測(cè)試，我個(gè)人覺得較USB端口更加方便，也符合我們交叉編譯環(huán)境下的程序編寫——通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，將主機(jī)程序同步到下位機(jī)嵌入式設(shè)備中。

液晶屏的固件升級(jí)程序是使用常用的TFTP協(xié)議，方便、簡(jiǎn)潔。PC端軟件拓普微公司已經(jīng)幫我們?cè)O(shè)計(jì)完成了。只需要在這個(gè)界面里配置好參數(shù)，并將固件文件保存到指定位置即可。

（二）系統(tǒng)連接圖

連接方式是以交換機(jī)為中心，以網(wǎng)線為連接方式，分別連接液晶屏，PC電腦，LPC1768開發(fā)板。如果放在充電樁的機(jī)柜里面，整齊的布線后，線路的思路就會(huì)非常清晰了。

（三）建議

以太網(wǎng)接口也可以升級(jí)為PoE方式，不再需要額外的供電電線了，這樣對(duì)于布線就方便多了，更加適應(yīng)模塊化的項(xiàng)目中，如門禁顯示屏方案等。

五、后記

液晶屏的界面設(shè)計(jì)是基于拓普微官方的設(shè)計(jì)軟件，其軟件免費(fèi)下載安裝與使用，全程拖拽式設(shè)計(jì)，僅有少量的配置參數(shù)需要設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)。保存配置，下載固件，一鍵完成。完美的“所見即所得”。

在拓普微官方技術(shù)人員的協(xié)助下，將按鍵的實(shí)現(xiàn)方式修改為由狀態(tài)改變后的照片轉(zhuǎn)換的方式。制作的效果更加符合用戶習(xí)慣，效果也更加完美。在設(shè)計(jì)滾動(dòng)圖片時(shí)，將圖片保存在了單一背景頁(yè)面下，但此方式受限，修改為多背景圖片的方式則輕松解決，效果更加流暢。