CN103227841B - 用于充电桩的单串口多用途装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电动汽车充电领域，具体涉及一种用于充电桩的单串口多用途装置及其控制方法；采用的技术方案是：包括ARM串口模块，所述ARM串口模块通信连接有MCU信息处理模块，所述ARM串口模块预存有ARM串口控制软件，所述MCU信息处理模块预存有MCU信息处理软件，所述MCU信息处理模块通信连接有串口扩展模块和串口转IO模块；本发明的有益效果在于：通过软件控制串口的切换，因此既能将ARM上的串口扩展为普通的串口，又能作为IO使用，对于充电桩中使用多路串口和处理大量的IO信息非常有用，本装置小巧灵活，使用操作方便简单，既满足了充电桩中需要用大量串口的功能，又能处理大量的IO信息。

Description

用于充电桩的单串口多用途装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及电动汽车充电领域，具体涉及一种用于充电桩的单串口多用途装置及其控制方法。

背景技术

随着充电站、无人充电站建设的普及，对充电过程的安全防范注意也越来越重要。借助设备通信、图像识别、传感器技术、系统集成等技术的发展，安全防范已成为充电设施运行情况的重要环节，成为充电站运行好坏的关键之一。集成设备通信、图像识别、传感器技术、系统集成时，需要中央处理单元具有大量的串口和IO接口来处理这些信息，因此对中央处理单元接口的综合要求越来越高。对于目前ARM上面的外设接口，存在多方面问题：

1、目前市场上面的ARM工控板串口资源少，在实际应用中，串口资源珍贵，在需要接入大量外设的情况下，串口资源的使用更加紧凑。

2、目前市场上面的ARM工控板能可靠使用IO资源的很少，并且IO对ARM设计来说本来就是不可靠的，加之IO资源价格昂贵，数量也不充裕，满足不了外设需要大量可靠IO来支撑系统集成及开发的需求。

3、充电桩或者充电站，集成设备通信、图像识别、传感器技术、系统集成时需要大量外设接口，这就使得开发成本高，且存在不可靠、不稳定等因素。因此充电桩的串口通信难度大，质量不可靠。

发明内容

本发明的一目的在于，提出一种用于充电桩的单串口多用途装置，其可以接多种外部设备；

本发明的另一目的在于，提出一种用于充电桩的单串口多用途装置的控制方法，其可以控制串口作为一扩多使用还是串口作为转IO使用。

为实现上述目的，本发明提供一种用于充电桩的单串口多用途装置，包括ARM串口模块，所述ARM串口模块通信连接有MCU信息处理模块，所述ARM串口模块预存有ARM串口控制软件，所述MCU信息处理模块预存有MCU信息处理软件，所述MCU信息处理模块通信连接有串口扩展模块和串口转IO模块。

在本发明中，所述ARM串口模块采用型号为ARM11的芯片。

进一步的，所述MCU信息处理模块包括串口扩展处理单元、串口转IO处理单元、功能切换处理单元和错误信息处理单元。

具体的，所述MCU信息处理模块采用型号为MSP430F149的芯片。

进一步的，所述ARM串口模块还电性连接有开关量输入检测单元和功率继电器输出控制单元。

具体的，所述开关量输入检测单元还设有输入通道，每一路输入通道上都设有LED指示灯；所述功率继电器输出控制单元还设有输出通道，每一路输出通道上都设有LED指示灯。

再者，所述ARM串口模块还电性连接有输入通道输出控制通道指示单元，所述输入通道输出控制通道指示单元与开关量输入检测单元和功率继电器输出控制单元电性连接。

进一步的，一种用于充电桩的单串口多用途装置的控制方法，包括如下步骤：

步骤a：ARM串口模块采用传统通用的通信串口，ARM串口控制软件将传统串口中的DTR信号改造成为在串行通信中使用的模式切换信号，并将DTR信号置为1或0以表示不同的模式，通过ARM串口模块发送到MCU信息处理模块；

步骤b：MCU信息处理模块获取DTR切换信号后，MCU信息处理软件对DTR切换信号进行判断；

若DTR切换信号为1，则执行步骤c：MCU信息处理模块向ARM串口模块反馈确定ARM串口模块选择串口功能模式，DTR切换信号置位为数据终端准备信号；步骤d：串口扩展模块正常工作，ARM串口变为母口，串口扩展模块将母口扩展为多个串口使用；

若DTR切换信号为0，则执行步骤e：MCU信息处理模块向ARM串口模块反馈确定ARM串口模块选择串口转IO功能模式，DTR切换信号置位为数据终端准备信号；步骤f：串口转IO模块正常工作，串口转IO模块将ARM串口模块转换为8路或者16路IO使用。

具体的，所述的ARM串口控制软件和MCU信息处理软件采用MicrosoftVisualStudio9.0和MicrosoftVisualBasic6.0作为开发工具。

本发明具有以下有益效果：本发明的用于充电桩的单串口多用途装置及其控制方法，因为ARM串口模块与MCU信息处理模块相互通信连接，且MCU信息处理模块与串口扩展模块和串口转IO模块相互通信连接，并且通过ARM串口控制软件和MCU信息处理软件控制串口的切换，因此既能将ARM上的串口扩展为普通的串口，又能作为IO使用，对于充电桩中使用多路串口和处理大量的IO信息非常有用，本装置小巧灵活，使用操作方便简单，既满足了充电桩中需要用大量串口的功能，又能处理大量的IO信息。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构框图；

图2为本发明的软件控制流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，本发明提供一种用于充电桩的单串口多用途装置，包括ARM串口模块10，所述ARM串口模块10通信连接有MCU信息处理模块11，所述ARM串口模块10预存有ARM串口控制软件，所述MCU信息处理模块11预存有MCU信息处理软件，所述MCU信息处理模块11通信连接有串口扩展模块12和串口转IO模块13。ARM串口模块10采用传统通用的通信串口，ARM串口控制软件将传统串口中的DTR(DataTerminalReady数据终端就绪)信号改造成为串口功能模式信号，即在串行通信中使用的一个模式切换信号，通过ARM串口模块10发送到MCU信息处理模块11上，MCU信息处理模块11中的MCU信息处理软件根据DTR信号确定ARM串口模块10选择串口扩展功能还是串口转IO功能，然后反馈回正确的应答信号给ARM串口模块10，ARM串口模块10选择了相应的串口功能模式来接收处理未来的数据传输。

在本发明中，所述ARM串口模块10采用型号为ARM11的芯片，串口模块采用RTS/CTS通信协议。ARM串口模块10通过接收数据的引脚RXD与MCU信息处理模块11上发送数据的引脚TXD连接，通过发送数据的引脚TXD与MCU信息处理模块11上接收数据的引脚RXD连接，通过接地引脚Gnd与MCU信息处理模块11上接地引脚Gnd连接，并且ARM串口模块10还通过DTR信号接口与MCU信息处理模块11上的DTR信号接口连接。另外MCU信息处理模块11上发送数据的引脚TXD与串口扩展模块12和串口转IO模块13上的接收数据的引脚RXD连接，MCU信息处理模块11上的接收数据的引脚RXD与串口扩展模块12和串口转IO模块13上发送数据的引脚TXD连接。

作为本发明一种具体的实施例，所述MCU信息处理模块11包括串口扩展处理单元111、串口转IO处理单元112、功能切换处理单元113和错误信息处理单元114；所述MCU信息处理模块11采用的芯片型号是MSP430F149，MCU信息处理模块11可做功能扩展，针对串口扩展处理单元111、串口转IO处理单元112、功能切换处理单元113和错误信息处理单元114在MCU信息处理模块11上增加了相应的芯片。MCU信息处理模块11中的串口扩展处理单元111和串口转IO处理单元112负责处理MCU信息处理模块11接收ARM串口模块10发送的DTR信号。当MCU信息处理模块11接收到的DTR信号是选择串口功能模式时，串口扩展模块12正常工作，并且此时ARM串口变为母口，串口扩展模块12将母口扩展为多个串口使用；当MCU信息处理模块11接收到DTR信号选择串口转IO功能模式时，串口转IO模块13正常工作，此时串口转IO模块13将ARM串口转换为8路或者16路IO使用。串口扩展模块12和串口转IO模块13的工作切换是由功能切换单元来113完成。当MCU信息处理模块11接收到的DTR信号无法识别时，则由错误信息处理单元114纠正成为MCU信息处理模块11可以识别的信号。

进一步的，所述ARM串口模块10还电性连接设置有开关量输入检测单元101和功率继电器输出控制单元102。该开关量输入检测单元101选路数为2的整数倍的开关量输入检测单元，该功率继电器输出控制单元102选路数为2的整数的功率继电器输出控制单元，所述的开关量输入检测单元101具有多路全光电隔离数字量/开关量输入并且用于检测数字量的输入状态并支持开关量输入信号检测，不仅能够检测数字量的输入状态，同时支持开关量输入信号的检测，这样扩大了此ARM串口模块的应用场合。所述功率继电器输出控制单元102输出可承受的最大工作电压为250V，能够承受的最大工作电流为6A。

再者，所述开关量输入检测单元101还设有输入通道(未图示)，每一路输入通道上都设有LED指示灯(未图示)。所述功率继电器输出控制单元102还设有输出通道(未图示)，每一路输出通道上都设有LED指示灯(未图示)。所述ARM串口模块10还电性连接有输入通道输出控制通道指示单元103，所述输入通道输出控制通道指示单元103与开关量输入检测单元101和功率继电器输出控制单元102电性连接。通过设置的输入通道输出控制通道指示单元103，以及开关量输入通道和功率继电器输出通道中每一路通道设置的LED指示灯，让ARM串口模块10在应用中更加的人性化。针对输入通道，当某一通道被检测到高电平(或者开关量信号闭合时)，对应通道的LED指示灯将被点亮，从而更直观的告知使用者；针对输出通道，当某一输出功率继电器吸合时，相应通道的LED指示灯也将被点亮告知使用者。

参见图2，本发明还提供一种用于充电桩的单串口多用途装置的控制方法，其包括如下步骤：

步骤a：ARM串口模块10采用传统通用的通信串口，ARM串口控制软件将传统串口中的DTR信号改造成为在串行通信中使用的模式切换信号，并将DTR信号置为1或0以表示不同的模式，通过ARM串口模块10发送到MCU信息处理模块11；本发明ARM串口接通外设时，ARM串口控制软件启动，将串口DTR信号中的信号改造成为模式切换信号，同时各串口模块之间通信采用RTS/CTS通信协议；

步骤b：MCU信息处理模块11获取DTR切换信号后，MCU信息处理软件对DTR切换信号进行判断；

若DTR切换信号为1，则执行步骤c：MCU信息处理模块11向ARM串口模块10反馈确定ARM串口模块10选择串口功能模式，DTR切换信号置位为数据终端准备信号；步骤d：串口扩展模块12正常工作，ARM串口变为母口，串口扩展模块12将母口扩展为多个串口使用；

若DTR切换信号为0，则执行步骤e：MCU信息处理模块11向ARM串口模块10反馈确定ARM串口模块10选择串口转IO功能模式，DTR切换信号置位为数据终端准备信号；步骤f：串口转IO模块13正常工作，串口转IO模块13将ARM串口模块10转换为8路或者16路IO使用。

此外，所述的ARM串口控制软件和MCU信息处理软件采用MicrosoftVisualStudio9.0和MicrosoftVisualBasic6.0作为开发工具。

综上所述，因为ARM串口模块10与MCU信息处理模块11相互通信连接，且MCU信息处理模块11与串口扩展模块12和串口转IO模块13相互通信连接，并且通过ARM串口控制软件和MCU信息处理软件控制串口的切换，因此既能将ARM上的串口扩展为普通的串口，又能作为IO使用，对于充电桩中使用多路串口和处理大量的IO信息非常有用，本装置小巧灵活，使用操作方便简单，既满足了充电桩中需要用大量串口的功能，又能处理大量的IO信息。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于充电桩的单串口多用途装置，其特征在于：包括ARM串口模块(10)，所述ARM串口模块(10)通信连接有MCU信息处理模块(11)，所述ARM串口模块(10)预存有ARM串口控制软件，所述MCU信息处理模块(11)预存有MCU信息处理软件，所述MCU信息处理模块(11)通信连接有串口扩展模块(12)和串口转IO模块(13)；所述ARM串口控制软件在串行通信中使用的一个模式切换信号，通过ARM串口模块(10)发送到MCU信息处理模块(11)上，MCU信息处理模块(11)中的MCU信息处理软件根据DTR信号确定ARM串口模块(10)选择串口扩展功能还是串口转IO功能，然后反馈回正确的应答信号给ARM串口模块(10)，ARM串口模块(10)选择相应的串口功能模式来接收处理未来的数据传输。

2.根据权利要求1所述的一种用于充电桩的单串口多用途装置，其特征在于：所述ARM串口模块(10)采用型号为ARM11的芯片。

3.根据权利要求1所述的一种用于充电桩的单串口多用途装置，其特征在于：所述MCU信息处理模块(11)包括串口扩展处理单元(111)、串口转IO处理单元(112)、功能切换处理单元(113)和错误信息处理单元(114)。

4.根据权利要求1或3所述的一种用于充电桩的单串口多用途装置，其特征在于：所述MCU信息处理模块(11)采用型号为MSP430F149的芯片。

5.根据权利要求1所述的一种用于充电桩的单串口多用途装置，其特征在于：所述ARM串口模块(10)还电性连接有开关量输入检测单元(101)和功率继电器输出控制单元(102)。

6.根据权利要求5所述的一种用于充电桩的单串口多用途装置，其特征在于：所述开关量输入检测单元(101)还设有输入通道，每一路输入通道上都设有LED指示灯。

7.根据权利要求5所述的一种用于充电桩的单串口多用途装置，其特征在于：所述功率继电器输出控制单元(102)还设有输出通道，每一路输出通道上都设有LED指示灯。

8.根据权利要求5所述的一种用于充电桩的单串口多用途装置，其特征在于：所述ARM串口模块(10)还电性连接有输入通道输出控制通道指示单元(103)，所述输入通道输出控制通道指示单元(103)与开关量输入检测单元(101)和功率继电器输出控制单元(102)电性连接。

9.一种用于充电桩的单串口多用途装置的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤a：ARM串口模块(10)采用传统通用的通信串口，ARM串口控制软件将传统串口中的DTR信号改造成为在串行通信中使用的模式切换信号，并将DTR信号置为1或0以表示不同的模式，通过ARM串口模块(10)发送到MCU信息处理模块(11)；

步骤b：MCU信息处理模块(11)获取DTR切换信号后，MCU信息处理软件对DTR切换信号进行判断；

若DTR切换信号为1，则执行步骤c：MCU信息处理模块(11)向ARM串口模块(10)反馈确定ARM串口模块(10)选择串口功能模式，DTR切换信号置位为数据终端准备信号；步骤d：串口扩展模块(12)正常工作，ARM串口变为母口，串口扩展模块(12)将母口扩展为多个串口使用；

若DTR切换信号为0，则执行步骤e：MCU信息处理模块(11)向ARM串口模块(10)反馈确定ARM串口模块(10)选择串口转IO功能模式，DTR切换信号置位为数据终端准备信号；步骤f：串口转IO模块(13)正常工作，串口转IO模块(13)将ARM串口模块(10)转换为8路或者16路IO使用。

10.根据权利要求9所述的一种用于充电桩的单串口多用途装置的控制方法，其特征在于：所述的ARM串口控制软件和MCU信息处理软件采用MicrosoftVisualStudio9.0和MicrosoftVisualBasic6.0作为开发工具。