CN112202602B - 一种基于can总线的充电桩远程升级系统及方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于CAN总线的充电桩远程升级系统，所述充电桩包括充电控制主板，所述系统包括远端云平台和集中控制器，集中控制器包括协议转换器和至少一个通信模块，协议转换器包括电性连接的处理器和静态随机存储器，处理器通过CAN总线通信连接有多个CAN接口，CAN接口一一对应地与所述充电控制主板通信连接，通信模块与处理器电性连接并且与远端云平台通信连接。本发明提供一种基于CAN总线的充电桩远程升级系统及方法，降低了充电控制主板的硬件需求，进而降低成本、避免资源浪费。
Description
技术领域
本发明涉及充电桩领域，具体的说是一种基于CAN总线的充电桩远程升级系统及方法。
背景技术
充电桩其功能类似于加油站里面的加油机，可以固定在地面或墙壁，安装于公共建筑(公共楼宇、商场、公共停车场等)和居民小区停车场或充电站内，可以根据不同的电压等级为各种型号的电动汽车充电。随着人们环保意识的提高，新能源汽车逐渐受到人们的欢迎，相应的充电桩的设置数量也大幅度增加。在现有的充电桩中，充电控制主板是用来控制充电过程的核心部件，为了保证充电桩能够高效完成充电过程并且尽可能降低损耗，需要不断对充电控制主板的固件进行升级，以不断优化充电桩的性能。现有技术中，每一台充电桩的固件升级均通过以太网或者4G模块与远端云平台通讯并且获取新固件，相应的每一台充电桩都需要充电控制主板有以太网或者4G模块，才能够顺利与远端云平台进行数据交互，当采用以太网时需要处理器含有MAC以太网控制器，并且需要软件支持TCP/IP协议栈，对处理器硬件和FLASH，内存等要求较高，当采用4G模块时如果采用标准链接方式则需要处理器本身支持MINI-PCIE接口，需要有USB硬件协议栈(来支持MINI-PCIE驱动)，同样对处理器和FLASH，内存等要求较高。当在大型停车场充电站采用集中式建站时，由于相邻的充电桩之间距离较近，通常不超过8m，采用以上两种方式存在明显的资源浪费，重复投资等问题，因为每台桩都需要高性能处理器、额外的内存开销以及额外的数据通讯模块开销。
发明内容
为了解决现有技术中的不足，本发明提供一种基于CAN总线的充电桩远程升级系统及方法，降低了充电控制主板的硬件需求，进而降低成本、避免资源浪费。
为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：一种基于CAN总线的充电桩远程升级系统，所述充电桩包括充电控制主板，所述系统包括远端云平台和集中控制器，集中控制器包括协议转换器和至少一个通信模块，协议转换器包括电性连接的处理器和静态随机存储器，处理器通过CAN总线通信连接有多个CAN接口，CAN接口一一对应地与所述充电控制主板通信连接，通信模块与处理器电性连接并且与远端云平台通信连接。
作为上述于CAN总线的充电桩远程升级系统的进一步优化：所述通信模块设置为两个，两个通信模块分别为4G移动通信模块和以太网模块。
作为上述于CAN总线的充电桩远程升级系统的进一步优化：所述充电控制主板电性连接有拨码开关或者显示屏。
一种基于CAN总线的充电桩远程升级方法，基于上述的系统，包括如下步骤：
S1、所述远端云平台向所述集中控制器推送固件升级指令；
S2、集中控制器接收固件升级指令并且从远端云平台获取固件并且缓存；
S3、集中控制器通过所述CAN总线和所述CAN接口向所有所述充电控制主板发送升级请求；
S4、充电控制主板接收到升级请求后向集中控制器反馈确认消息；
S5、所有充电控制主板逐个从集中控制器获取固件并且进行更新，更新完毕后充电控制主板重启。
作为上述基于CAN总线的充电桩远程升级方法的进一步优化：S1中，所述远端云平台通过所述通信模块向所述处理器推送固件升级指令；S2中，处理器通过通信模块从远端云平台获取到固件后缓存在所述静态随机存储器中；S3中，处理器通过所述CAN总线和所述CAN接口向充电控制主板发送升级请求。
作为上述基于CAN总线的充电桩远程升级方法的进一步优化：S2中，所述处理器获取到固件后，对固件进行校验，若校验通过则将固件缓存到所述随机静态存储器中，若校验失败则丢弃固件并且重新从所述远端云平台获取。
作为上述基于CAN总线的充电桩远程升级方法的进一步优化：S5中，所述充电控制主板每次向所述处理器请求多个数据包，并且在获取到数据包后进行校验，若校验通过则存储数据包，若校验失败则丢弃数据包并且重新向处理器请求数据包。
作为上述基于CAN总线的充电桩远程升级方法的进一步优化：S5中，所述充电控制主板获取到并且存储所有数据包后再次进行校验，若校验通过则开始进行更新，若校验失败则删除已存储的数据包并且重新向所述处理器请求数据包。
作为上述基于CAN总线的充电桩远程升级方法的进一步优化：S5中，若所述充电控制主板多次在获取到并且存储所有数据包后校验失败，则所述处理器拒绝该充电控制主板后续的请求，并且向所述远端云平台发送一个错误提示消息。
作为上述基于CAN总线的充电桩远程升级方法的进一步优化：在执行S1之前，首先初始化所述系统，初始化过程中为每个所述充电控制主板设置一个ID，所有充电控制主板的ID有序排列，在S5中，所有充电控制主板按照ID排序逐个从所述集中控制器获取固件并且进行更新。
有益效果：本发明将通信模块与协议转换器整合在一起，通过协议转换器和CAN总线完成对所有充电桩固件的更新升级，无需在每个充电桩上都设置通信模块，并且降低了充电控制主板的硬件需求，从而实现了降低成本、避免资源浪费的效果。
附图说明
图1是本发明远程升级系统的整体结构框图。
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做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。
请参阅图1，一种基于CAN总线的充电桩远程升级系统，充电桩包括充电控制主板，系统包括远端云平台和集中控制器，集中控制器包括协议转换器和至少一个通信模块，协议转换器包括电性连接的处理器和静态随机存储器，处理器通过CAN总线通信连接有多个CAN接口，CAN接口一一对应地与充电控制主板通信连接，通信模块与处理器电性连接并且与远端云平台通信连接。
在使用时，当需要对充电桩的固件进行升级时，管理人员通过远端云平台向集中控制器发送固件升级指令，集中控制器的处理器通过通信模块获取到固件升级指令后，处理器通过通信模块从远端云平台获取固件并且缓存到静态随机存储器中，之后处理器通过CAN总线和CAN接口向所有的充电控制主板发送升级请求，充电控制主板在接收到升级请求后向处理器反馈确认，此后充电控制主板从处理器获取固件并且存储在本地，最后更新固件并且重启。
本发明将通信模块与协议转换器整合在一起，通过协议转换器和CAN总线完成对所有充电桩固件的更新升级，无需在每个充电桩上都设置通信模块，并且降低了充电控制主板的硬件需求，从而实现了降低成本、避免资源浪费的效果。
需要说明的是，充电控制主板用于控制充电桩的充电过程，充电控制主板可以包括单片机和闪存，属于是本领域的常规技术手段，在此不再赘述。
为了保证集中控制器能够顺利与远端云平台通信，通信模块设置为两个，两个通信模块分别为4G移动通信模块和以太网模块。4G移动通信模块和以太网模块互为补充，当其中一个出现信号中断时可以通过另外一个与远端云平台建立连接，从而保证能够顺利升级充电桩的固件。
为了提高固件升级效率，避免所有的充电控制主板同时向处理器请求固件导致网络拥塞，需要使所有的充电控制主板按照一定顺序向处理器请求固件，为了能够清楚明确地为充电控制主板排序，本发明中为每个充电控制主板分配一个ID，所有的ID按需排列，相应的，充电控制主板电性连接有拨码开关或者显示屏，拨码开关和显示屏均用于为充电控制主板分配ID，除此之外，充电控制主板还可以电性连接矩阵键盘等人机交互装置。
在本实施例中，协议转换器以IMX6ULL处理器为核心，通过MINI-PCIE接口与4G移动通信模块电性连接、通过RMII接口与以太网模块电性连接，静态随机存储器的容量为256MB。
基于上述升级系统，本发明还提供一种基于CAN总线的充电桩远程升级方法，包括S1至S5。
S1、远端云平台向集中控制器推送固件升级指令。S1中，远端云平台通过通信模块向处理器推送固件升级指令。固件升级指令可以选择由管理人员人工发送或者在新固件生成后远端云平台自动发送。
S2、集中控制器接收固件升级指令并且从远端云平台获取固件并且缓存。S2中，处理器通过通信模块从远端云平台获取到固件后缓存在静态随机存储器中。处理器获取到固件后，对固件进行校验，若校验通过则将固件缓存到随机静态存储器中，若校验失败则丢弃固件并且重新从远端云平台获取。校验方式可以采用CRC校验，通过进行校验可以保证集中控制器接收到的固件的完整性和正确性，避免因为固件出错造成升级失败，甚至造成充电桩故障。
S3、集中控制器通过CAN总线和CAN接口向所有充电控制主板发送升级请求。S3中，处理器通过CAN总线和CAN接口向充电控制主板发送升级请求。
S4、充电控制主板接收到升级请求后向集中控制器反馈确认消息。
S5、所有充电控制主板逐个从集中控制器获取固件并且进行更新，更新完毕后充电控制主板重启。
S5中，充电控制主板每次向处理器请求多个数据包，并且在获取到数据包后进行校验，若校验通过则存储数据包，若校验失败则丢弃数据包并且重新向处理器请求数据包。因为标准的CAN总线每次只能够传输8Byte，因此每个数据包的容量最大为8Byte，如果每接收一个数据包都进行一次校验，则固件的获取速度会大幅降低，造成升级速度缓慢，因此充电控制主板一次接收多个数据包，并且统一进行校验，根据充电控制主板中内存的容量可以灵活选择单次接收的数据包数量，例如单次可以接收128个或者256个数据包。如果校验失败需要重新请求数据包，则充电控制主板首先向处理器发送一个错误消息，处理器在未收到错误消息的情况下可以拒绝充电控制主板的重新请求，以避免重复发送相同数据包，造成充电控制主板最终接收到的固件出错。针对数据包的校验方式也可以采用CRC校验。
S5中，充电控制主板获取到并且存储所有数据包后再次进行校验，若校验通过则开始进行更新，若校验失败则删除已存储的数据包并且重新向处理器请求数据包。在充电控制主板获取到所有的数据包并且整合成固件之后，需要进行再次校验以避免固件出错，从而保证能够顺利更新固件并且重启。再次校验也可以采用CRC校验。
S5中，若充电控制主板多次在获取到并且存储所有数据包后校验失败，则处理器拒绝该充电控制主板后续的请求，并且向远端云平台发送一个错误提示消息。当一个充电控制主板接收的数据包多次出现错误时，可能是该充电控制主板对应的CAN接口故障或者充电控制主板本身发生故障，因为所有的充电控制主板是依次获取固件的，如果不断重复为同一个充电控制主板发送固件，会导致后续的充电控制主板无法顺利获取固件，造成大量的充电桩无法顺利升级，为了避免情况，可以设定一个传输次数阈值，当向一个充电控制主板发送固件的次数超过传输次数阈值时可以认为该充电控制主板无法顺利升级，进而跳过该充电控制主板向后续的充电控制主板发送固件，以使后续的充电控制主板能够顺利完成升级。错误提示消息用于向管理人员提示存在充电桩无法顺利升级，使管理人员能够及时对该充电桩进行维护。
在执行S1之前，首先初始化系统，初始化过程中为每个充电控制主板设置一个ID，所有充电控制主板的ID有序排列，在S5中，所有充电控制主板按照ID排序逐个从集中控制器获取固件并且进行更新。在本实施例中，设置ID可以通过拨码开关或者显示屏实现，为了简化操作，显示屏可以设置为触摸屏。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (7)
1.一种基于CAN总线的充电桩远程升级方法，基于一种基于CAN总线的充电桩远程升级系统，所述充电桩包括充电控制主板，所述系统包括远端云平台和集中控制器，集中控制器包括协议转换器和至少一个通信模块，协议转换器包括电性连接的处理器和静态随机存储器，处理器通过CAN总线通信连接有多个CAN接口，CAN接口一一对应地与所述充电控制主板通信连接，通信模块与处理器电性连接并且与远端云平台通信连接，所述充电控制主板电性连接有拨码开关或者显示屏，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
S1、所述远端云平台向所述集中控制器推送固件升级指令；
S2、集中控制器接收固件升级指令并且从远端云平台获取固件并且缓存；
S3、集中控制器通过所述CAN总线和所述CAN接口向所有所述充电控制主板发送升级请求；
S4、充电控制主板接收到升级请求后向集中控制器反馈确认消息；
S5、所有充电控制主板逐个从集中控制器获取固件并且进行更新，更新完毕后充电控制主板重启；
S5中，所述充电控制主板每次向所述处理器请求多个数据包，并且在获取到数据包后进行校验，若校验通过则存储数据包，若校验失败则丢弃数据包并且重新向处理器请求数据包，并且在重新向处理器请求数据包之前充电控制主板首先向处理器发送一个错误消息，处理器在未收到错误消息的情况下拒绝充电控制主板的重新请求。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述通信模块设置为两个，两个通信模块分别为4G移动通信模块和以太网模块。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：S1中，所述远端云平台通过所述通信模块向所述处理器推送固件升级指令；S2中，处理器通过通信模块从远端云平台获取到固件后缓存在所述静态随机存储器中；S3中，处理器通过所述CAN总线和所述CAN接口向充电控制主板发送升级请求。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：S2中，所述处理器获取到固件后，对固件进行校验，若校验通过则将固件缓存到所述随机静态存储器中，若校验失败则丢弃固件并且重新从所述远端云平台获取。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于：S5中，所述充电控制主板获取到并且存储所有数据包后再次进行校验，若校验通过则开始进行更新，若校验失败则删除已存储的数据包并且重新向所述处理器请求数据包。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：S5中，若所述充电控制主板多次在获取到并且存储所有数据包后校验失败，则所述处理器拒绝该充电控制主板后续的请求，并且向所述远端云平台发送一个错误提示消息。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：在执行S1之前，首先初始化所述系统，初始化过程中为每个所述充电控制主板设置一个ID，所有充电控制主板的ID有序排列，在S5中，所有充电控制主板按照ID排序逐个从所述集中控制器获取固件并且进行更新。
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