基于EM3357工控主板的国网充电桩计费单元实现方案
国家电网发布了《电动汽车非车载整车直流充电机通用技术规范》作为采购标准，根据这一规范，英创公司推出了em3357工控主板，方便用户快速搭建能够符合国家电网规范的应用方案，考虑到客户已经利用em9287构建出成熟的充电方案推出，所以将em3357的管脚设计为和em9287的管脚完全兼容，方便客户直接替换。
em3357工控主板
从《电动汽车非车载整车直流充电机通用技术规范》中对充电机内部元器件关系图的定义可以看出，最核心的的部分为计费控制单元，计费控制单元通过软硬件接口连接相应输入/输出组件，完成人机显示、计量计费、支付、数据加解密、控制充电设备启停、与车联网平台通信等功能：
充电机内部元器件关系
根据规范中对计费控制单元软硬件技术参数要求，利用em3357可以方便快速的搭建出符合技术规范的应用，em337的接口资源如下表：
核心单元 cortex-a8处理器，1ghz主频
512mb ddr3系统内存，用户可用空间大于430mb
1gb flash存储器，用户文件空间890mb
硬件浮点协处理器（vfp、neon）
microsd卡座，支持sdhc大容量数据存储
通讯接口 2路独立以太网接口，10m/100m自适应
7路标准uart串口（ttys1-ttys7）
ttys1 - ttys5为高速串口，波特率可达3mbps
ttys6-ttys7为普通串口，宜作为rs485接口
2路can总线接口，与gpio复用管脚
1路i2c接口，主控模式，最高波特率400kbps，与gpio复用管脚
1路spi接口，主控模式，最高波特率48mbps，与gpio复用管脚
2路usb主控接口usbh1、usbh2，支持usb虚拟串口以及基于虚拟串口功能的多种3g/4g模块
1路usb otg接口，usb host / device口可选
人机界面 tft彩色lcd接口（rgb各6-bit + 同步时钟信号）
多种显示分辨率可选（320×240 - 1024×768）
直接支持4线制电阻触摸屏
电阻触摸屏满足iec-6100-4-2电磁兼容标准
支持标准鼠标键盘（usb）、矩阵键盘（i2c接口）
支持开机画面用户自主更新
gpio 32位通用gpio0–gpio31，3.3v ttl电平，各位方向独立可
控部分gpio与系统的通讯接口复用管脚
gpio24–gpio25支持外部中断触发功能，上升沿有效
其他资源 实时时钟rtc，具有掉电保护功
能硬件看门狗（wdt），防止系统死锁
调试串口ttys0（115200 8-n-1）
根据em3357的资源，英创公司给出了如下设计示例，能够完全满足国家电网的充电机技术规范：
项目 指标要求 em3357接口资源
cpu主频 ti am3354 sitara arm cortex-a8 800mhz ti am3354 sitara arm cortex-a8 1ghz
内存 ≥512mb，ddr2/ddr3 512mb，ddr3
flash ≥1gb，nand flash 256mb-1gb，nandflash
外部存储 标准sd卡，支持最高16g。sd卡安装方式：标准sd卡，外插式安装 支持标准sd卡，fat格式，大小可以到2tb
移动通信 应配置同时支持中国移动、中国联通、中国电信4g/3g/2g的全网通通信模块
4g/3g通信sim卡通信方式：2个标准sim卡插槽，支持外插式安装。支持应用软件选择使用其中任一sim卡连接通信网络 em3357有两路标准的usb_host接口，并配有通用转换驱动，可以支持绝大部分的移动通信模块，只需要应用程序上实现功能即可
定位 应内置支持北斗系统的定位模块 使用em3357上的串口（ttys2）与定位模块通信
esam 支持esam芯片。iso7816协议 目前的esam芯片大多为spi接口，可直接连接至em3357的spi接口（gpio28 – gpio31）
psam 参考esam
do 6路220v/5a；
继电器隔离 do×6 ->gpio0-gpio5隔离驱动后控制继电器
di 6路，外部提供空节点。
内部提供12v，光电隔离 di×6 ->gpio16-gpio21光电隔离输入
单色屏 并口8080总线 默认配置为彩色屏，可以切换为单色屏，支持8080总线
键盘接口 键盘：4×4键盘，8路gpio 4×4键盘 ->使用i2c总线（gpio22，gpio23）在应用底板上扩展矩阵键盘，有现成的案例
触摸彩屏接口 lvds接口（20线）。4线电阻触摸屏接口。4线背光电源接口 lvds接口 ->转换em3357 cn3上的rgb信号至lvds接口，cn3包含有4线制电阻触摸屏接口信号
掉电检测 1路gpio 掉电检测 ->gpio26中断输入
uart uart共7路：
（1）rs232≥4路：
rs232-01：console口。
rs232-02：连接内置或外置蓝牙模块；
rs232-03：连接内置北斗定位模块；
rs232-04：连接外置读卡器。
（2）rs485≥1路：
rs485-01：连接外置
（3）备用≥2路：
rs232/485复用1：备用，接口类型可配置。
rs232/485复用2：备用，接口类型可配置 em3357共有7+1路标准串口，配置如下：
rs232-01 ->ttys0，rs232电平
rs232-02->ttys1 + rs232电平转换
rs232-03 ->ttys2 + rs232电平转换
rs232-04 ->ttys3 + rs232电平转换
rs485-01 ->ttys6,该串口复用(gpio12, gpio13)管脚 + 光电隔离rs485转换
rs232/485复用1->ttys4 + rs232 / rs485驱动电路。
rs232/485复用2 ->ttys7,该串口复用(gpio14, gpio15)管脚，+ rs232 / rs485驱动电路。
注：ttys5与can1复用管脚，不能引出，未用
usb ≥2路：
usb-01：usbotg，4g/3g网卡。在模块内部用于连接网卡。
usb-02：usbhost，引出，usba 接口。用于插入u盘 em3357有两路usb_host:
usb-01->usbh1，虚拟串口模式
usb-02->usbh2，usbtypea接口插座
can bus ≥2路：
can-01：can2.0 b，125/250kbps，与充电控制器通信。
can-02：can2.0 b，125/250kbps，备用 em3357拥有两路独立can bus接口，与gpio复用管脚。配置如下：
can-01 ->can0 (gpio8, gpio9) + 光电隔离can驱动电路
can-02 ->can1 (gpio10, gpio11) + 光电隔离can驱动电路
网络 ≥2路。10/100m，rj45
rj45-01：10/100m，用于连接上级系统。
rj45-02：10/100m，备用 rj45-01 ->eth0+ 网络变压器和rj45插座
rj45-02 ->eth1+ 网络变压器和rj45插座
声音 内置功放，≥0.5w，标准3.5圆孔，立体声。
蜂鸣器。
标准3.5mm音频插口 音频立体声播放 ->usb_otg作为host模式连接usb audio模块，由模块输出2路音频模拟信号至喇叭。
蜂鸣器 ->gpio27控制
时钟 rtc时钟。具有掉电保持至少1年功能 em3357配有rtc功能，在底板上增加li电池即可实现掉电保持
电源 输入额定电压：dc12v，输入范围dc9v-15v，具备反接保护。
额定功率：20w。
掉电保持时间≥15秒。
为读卡器提供5v电源 应用底板需实现dc-dc转换电路，为em3357及驱动电路供电。em3357的额定功耗小于15w，其他驱动电路耗电很低，可完全满足低于20w的额定功率要求。
鉴于成本的考虑，15秒掉电保持功能由外部单元实现
尺寸 不大于200mm×150mm×80mm 底板尺寸定为200mm×150mm，其中em3357（尺寸74mm×53mm）插在应用底板上，电路板的总高度< 20mm，满足规范要求
安装 导轨式或螺丝直接固定安装 机箱设计可保证安装要求
软件系统 linux内核版本：3.14；
gcc：gcc-linaro-4.9-2015.02；
qt：4.8.6；
电阻式触摸屏驱动依赖库：tslib-1.4 em3357的内核版本为linux-4.1.6，支持所要求版本编译器。linux-4.1.6内核支持qt：4.8.5
电阻式触摸屏驱动依赖库：tslib-1.4
工作和存储环境 湿度：5％～95％，无凝露。
工作温度：-40℃～70℃
存储温度：-40℃～85℃ em3357工业级板卡的工作温度为：-40℃～80℃
根据以上表格，为了方便客户参考，绘制原理框图如下所示：
原理框图
综上所述，利用em3357，能够方便快速的构建符合国家电网充电机技术规范的应用方案，并且可以根据客户的需求，灵活的设计底板，构建出具有自身特点的方案。
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em3357工控主板
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充电机内部元器件关系
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核心单元 cortex-a8处理器，1ghz主频
512mb ddr3系统内存，用户可用空间大于430mb
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1路i2c接口，主控模式，最高波特率400kbps，与gpio复用管脚
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2路usb主控接口usbh1、usbh2，支持usb虚拟串口以及基于虚拟串口功能的多种3g/4g模块
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支持开机画面用户自主更新
gpio 32位通用gpio0–gpio31，3.3v ttl电平，各位方向独立可
控部分gpio与系统的通讯接口复用管脚
gpio24–gpio25支持外部中断触发功能，上升沿有效
其他资源 实时时钟rtc，具有掉电保护功
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调试串口ttys0（115200 8-n-1）
根据em3357的资源，英创公司给出了如下设计示例，能够完全满足国家电网的充电机技术规范：
项目 指标要求 em3357接口资源
cpu主频 ti am3354 sitara arm cortex-a8 800mhz ti am3354 sitara arm cortex-a8 1ghz
内存 ≥512mb，ddr2/ddr3 512mb，ddr3
flash ≥1gb，nand flash 256mb-1gb，nandflash
外部存储 标准sd卡，支持最高16g。sd卡安装方式：标准sd卡，外插式安装 支持标准sd卡，fat格式，大小可以到2tb
移动通信 应配置同时支持中国移动、中国联通、中国电信4g/3g/2g的全网通通信模块
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定位 应内置支持北斗系统的定位模块 使用em3357上的串口（ttys2）与定位模块通信
esam 支持esam芯片。iso7816协议 目前的esam芯片大多为spi接口，可直接连接至em3357的spi接口（gpio28 – gpio31）
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do 6路220v/5a；
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rs232-01 ->ttys0，rs232电平
rs232-02->ttys1 + rs232电平转换
rs232-03 ->ttys2 + rs232电平转换
rs232-04 ->ttys3 + rs232电平转换
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rs232/485复用1->ttys4 + rs232 / rs485驱动电路。
rs232/485复用2 ->ttys7,该串口复用(gpio14, gpio15)管脚，+ rs232 / rs485驱动电路。
注：ttys5与can1复用管脚，不能引出，未用
usb ≥2路：
usb-01：usbotg，4g/3g网卡。在模块内部用于连接网卡。
usb-02：usbhost，引出，usba 接口。用于插入u盘 em3357有两路usb_host:
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网络 ≥2路。10/100m，rj45
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rj45-02：10/100m，备用 rj45-01 ->eth0+ 网络变压器和rj45插座
rj45-02 ->eth1+ 网络变压器和rj45插座
声音 内置功放，≥0.5w，标准3.5圆孔，立体声。
蜂鸣器。
标准3.5mm音频插口 音频立体声播放 ->usb_otg作为host模式连接usb audio模块，由模块输出2路音频模拟信号至喇叭。
蜂鸣器 ->gpio27控制
时钟 rtc时钟。具有掉电保持至少1年功能 em3357配有rtc功能，在底板上增加li电池即可实现掉电保持
电源 输入额定电压：dc12v，输入范围dc9v-15v，具备反接保护。
额定功率：20w。
掉电保持时间≥15秒。
为读卡器提供5v电源 应用底板需实现dc-dc转换电路，为em3357及驱动电路供电。em3357的额定功耗小于15w，其他驱动电路耗电很低，可完全满足低于20w的额定功率要求。
鉴于成本的考虑，15秒掉电保持功能由外部单元实现
尺寸 不大于200mm×150mm×80mm 底板尺寸定为200mm×150mm，其中em3357（尺寸74mm×53mm）插在应用底板上，电路板的总高度< 20mm，满足规范要求
安装 导轨式或螺丝直接固定安装 机箱设计可保证安装要求
软件系统 linux内核版本：3.14；
gcc：gcc-linaro-4.9-2015.02；
qt：4.8.6；
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电阻式触摸屏驱动依赖库：tslib-1.4
工作和存储环境 湿度：5％～95％，无凝露。
工作温度：-40℃～70℃
存储温度：-40℃～85℃ em3357工业级板卡的工作温度为：-40℃～80℃
根据以上表格，为了方便客户参考，绘制原理框图如下所示：
原理框图
综上所述，利用em3357，能够方便快速的构建符合国家电网充电机技术规范的应用方案，并且可以根据客户的需求，灵活的设计底板，构建出具有自身特点的方案。
人工智能与3D打印结合，或将成为新热点
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