基于智能显示模块设计的充电桩显示屏

一、项目背景

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。近几年的新能源汽车，有效地缓解了出行与环境问题之间的矛盾。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。

二、目标功能

（一）实现充电桩显示屏的三种典型显示状态：待机、充电中、充电完成

（二）利用网口通信功能，与显示屏实现数据交互

三、充电桩显示屏项目设计过程

拓普微的7寸智能液晶屏，提供多种界面设计软件控件，简化了界面设计过程；提供串口和以太网接口，RJ45网口可通过互联网实现远程控制和更新。智能屏模块化、一体化设计以及自供电的方式，非常适合充电桩项目中各个模块的独立开发与系统集成。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。

（一）智能屏demo

使用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，即可显示出厂自带的demo程序。demo显示上的屏幕解锁触摸反应灵敏度适中，进入主程序里有仪表盘应用、数据曲线等可应用不同领域的常用应用演示示例。

（二）显示屏设计过程

1．充电桩显示屏——待机界面

参考国家电网的设计方案，充电桩在待机的时候循环播放图片广告。所以此次项目也参考了其设计。

Topway的智能显示模块界面编辑软件SGTools提供了 18 个控件， 通过这些控件能实现丰富的显示效果和功能。因此，在用于体现充电桩显示屏的待机界面时，除简单的文字、图片外，还可添加动画、时钟、二维码功能，界面编辑操作非常方便，只需要拖拽相应的控件就可以添加自己想要的功能显示。（如图所示）

2．充电桩显示屏——充电界面

充电状态下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，消费金额，结束充电按钮等，这些都需要体现在显示屏上。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，灵活度看似有些下降，但实际上节省了不少数据空间，减少了算力需求，提高了显示屏的显示速度。（如图）

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。以下是本次数据的指令，非常方便与拓普微的显示屏通讯。

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．充电桩显示屏——充电界面

充电完成状态主要是显示当前充电完成后的信息，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，最后一个界面在有了GUI后，实现过程非常顺利。

这里也给大家一个tip：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。这样后续升级会带来一些不必要的困难。

四、网口通信

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，非常适合通过PC机调试，但由于其接口独占的方式，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？

首先我们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。

然后，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。

（一）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。

（二）系统连接图

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。

（三）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。

五、后记

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”。

在拓普微官方技术人员的协助下，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。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，修改为多背景图片的方式则轻松解决，效果更加流畅。