引言

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。兩者的矛盾之間的緩和方法之一——新能源汽車(chē)，就是非常好的辦法。隨著新能源汽車(chē)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)。

目標(biāo)功能

1. 仿照國(guó)家電網(wǎng)現(xiàn)有充電樁顯示屏操作方式

2. 需要有二維碼生成與顯示功能。分別將用于充電樁付費(fèi)信息的安全鏈接生成；充電樁本樁信息的顯示，便于運(yùn)維工作人員快速采集充電樁的各種信息

3. 廣告界面的顯示。主要以圖片滾動(dòng)顯示的方式，顯示運(yùn)營(yíng)商的廣告推廣信息等

4. 背景圖片的添加，參數(shù)的顯示，數(shù)值的顯示

5. 觸摸屏的使用，如按鈕

6. 靈活地通訊接口，如串口，以太網(wǎng)接口

7. 充電界面，包含以下信息：充電電壓、充電電流、充電時(shí)間、充電費(fèi)用、電池SOC等

8. 充電完成界面，包含以下信息：充電總時(shí)間，充電電量，充電總費(fèi)用等

9. 停止充電按鍵，即用戶可提前手動(dòng)結(jié)束充電

拓普微液晶模塊

拓普微HMT070ETD-1D 7寸液晶屏，其模塊化、一體化設(shè)計(jì)，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(kāi)發(fā)與系統(tǒng)集成。

拓普微顯示的開(kāi)發(fā)套件中直接提供了二維碼控制的生成，可直接使用拖動(dòng)方式在設(shè)計(jì)界面中添加。

拓普微顯示屏提供了串口與以太網(wǎng)接口的原生支持。

拓普微顯示屏有充足的Flash空間，可以用來(lái)保存圖片及數(shù)據(jù)。

拓普微顯示屏的工具中提供文本添加，數(shù)字顯示控制等非常適合生成運(yùn)行信息的展示

制作過(guò)程

考慮到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)。

來(lái)自拓普微的demo

深圳拓普微公司的智能液晶屏HMT070ETD-1D包裝簡(jiǎn)約實(shí)用。內(nèi)容也分為三個(gè)部分：液晶屏和線，說(shuō)明書(shū)與填充豐富的泡沫。坦白講，這泡沫還真是扛事，外包裝的紙箱都?jí)鹤冃土?，其保護(hù)了產(chǎn)品屏幕無(wú)絲毫影響。找來(lái)了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(kāi)輸出，出廠自帶的demo程序便展示在了眼前。

屏保界面展示了滑動(dòng)開(kāi)鎖的應(yīng)用，操作起來(lái)靈敏度適中，也很順利的進(jìn)入了主程序。

主程序是其余幾個(gè)demo，分別是石油、化工常見(jiàn)的管道控制應(yīng)用，儀表盤(pán)應(yīng)用、數(shù)據(jù)曲線圖等以不同的領(lǐng)域和背景做出來(lái)的常見(jiàn)應(yīng)用演示示例。

看過(guò)演示示例，一方面可以肯定我將要設(shè)計(jì)的充電樁控制顯示屏肯定沒(méi)有技術(shù)難點(diǎn)了；另一方面，我覺(jué)得，我的設(shè)計(jì)方案是不是大材小用了。

充電樁待機(jī)界面

充電樁的三個(gè)典型狀態(tài)之一——待機(jī)狀態(tài)。參考國(guó)家電網(wǎng)的設(shè)計(jì)方案，其充電樁在待機(jī)的時(shí)候是循環(huán)播放圖片廣告。所以我也就參考其設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)成這個(gè)樣子了。

我使用了拓普微的界面設(shè)計(jì)工具，添加底部的文字與兩張圖片（軟件里稱為圖標(biāo)），用于顯示我們的贊助商。

在左上——?jiǎng)赢?huà)控制，該控件可以設(shè)置要顯示的圖片組，并且可以設(shè)置播放速度，將滾動(dòng)圖片的功能一分鐘輕松解決！贊?。?！

在右上部添加了時(shí)鐘顯示，用來(lái)顯示當(dāng)前的時(shí)間，在右中部添加了一個(gè)二維碼來(lái)標(biāo)識(shí)充電樁的基本信息，比如計(jì)費(fèi)，維護(hù)等。

時(shí)鐘、二維碼的設(shè)計(jì)實(shí)在是太方便了，控件拖拽即完成——特別地貼心。

充電樁充電界面

充電樁的三個(gè)核心狀態(tài)之一充電狀態(tài)。充電狀態(tài)要以最直觀的數(shù)據(jù)方式顯示給客戶。現(xiàn)在是什么狀態(tài)，充了多少電，已經(jīng)花了多少錢(qián)？

當(dāng)然，還要有停止充電的操作按鍵。

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，雖然靈活度看似下降，但確實(shí)節(jié)省了數(shù)據(jù)空間，減少了算力需求，增加了顯示屏的顯示速度。

先上一個(gè)界面的圖。

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(xiě)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。

以下是我本次數(shù)據(jù)的指令，非常方便與拓普微的顯示屏通訊的。

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

充電樁充電完成

充電樁的三個(gè)核心狀態(tài)最后一個(gè)狀態(tài)——充電完成狀態(tài)。充電完成狀態(tài)主要是提示當(dāng)前的充電完成后的信息，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，這個(gè)最后一個(gè)界面在有了GUI后，實(shí)現(xiàn)過(guò)程非常順利。大致僅用了10分鐘左右。

這里也給大家一個(gè)tip：咱們?cè)谠O(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?！@樣為后續(xù)升級(jí)會(huì)帶來(lái)一些不必要的困難。

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，非常適合我們通過(guò)PC機(jī)調(diào)試，但其由于接口獨(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？

我們首先要配置液晶屏的網(wǎng)口參數(shù)。通過(guò)工具=>工程設(shè)置=>網(wǎng)絡(luò)設(shè)置，打開(kāi)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)。

接下來(lái)，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。

液晶屏的OTA升級(jí)

我們?cè)陂_(kāi)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(xiě)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(xiě)，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(jué)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(xiě)——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。

簡(jiǎn)單不！

系統(tǒng)連接圖

雖然桌子上面的線有亂，但是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(kāi)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。

一點(diǎn)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(mén)禁顯示屏方案等。

開(kāi)發(fā)雜記

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(jiàn)即所得”。

在官方技術(shù)人員胡工的協(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。

剛開(kāi)始的時(shí)候，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，在官方技術(shù)人員胡工的建議下，修改為多背景圖片的方式則輕松解決，效果更加流暢。