【应用】具备工业级可靠性的UART接口芯片WK2168用于智能充电桩串口扩展

时间： 2021-05-22 来源：为开微电子

技术问答

新能源汽车兴起，充电基础设施发展迅速，2020年全年，国内充电基础设施增量为46.2万台，全国充电基础设施累计数量为168.1万台。作为国家基础设施，充电桩也从简单的充电功能，发展为集用户识别、缴费、查询、语音交互、广告宣传、安防监控、环境监测等为一体的新型智能设备。

智能充电桩包括控制电路、电表计费、人机交互、服务管理等功能。充电桩控制电路，主要由处理器完成，用户可自助刷卡进行用户鉴权、余额查询、计费查询等功能，也可提供语音输出接口，实现语音交互。人机交互包括液晶显示和语音交互等，用户可根据指示选择模式。电动汽车充电机控制器与集中器利用CAN总线进行数据交互，集中器与服务器平台利用有线互联网或无线GPRS网络进行数据交互；电池管理系统（BMS）用来监控电池的工作状态比如电池的电压、电流和温度等，进行电池管理以避免出现过放电、过充、过热和单体电池之间电压严重不平衡现象，最大限度地利用电池存储能力和循环寿命；充电服务管理平台主要主要负责充电管理、充电运营、综合查询等相关功能。可扩展的环境监测和安防监控功能，可以为后台提供环境、安防、维护、报警等多种运维数据和信息。

图 1 智能充电桩串口外设扩展方案

智能充电桩控制电路需要连接的模块多为串口接口，包括：串口打印头，串口触摸屏，NFC读卡器，IC卡读卡器，2/3/4G通信模块，蓝牙通信配置模块，485计量电表模块，二维码读头，语音合成模块，地锁联动超声测距，智能电子锁等多种模块。

实际设计中，主控MCU/SoC自带的串口往往不够，需要进行扩展。考虑到我国幅员辽阔，自然环境较为复杂，充电桩又工作在强电磁干扰环境下，充电桩管理电路的主控和外围电路都需要选用工业级高可靠的产品，设备内部模块和现场通信多选用高可靠和抗干扰的RS232/485总线，在选择UART扩展器件时，推荐选用具备工业级可靠性的为开微电子 UART接口芯片 WK2168，进行扩展。

●该方案设计要点：

■根据主控接口和应用场景灵活选择UART/I2C/SPI主控接口扩展多路串口。针对已经设计好的核心板要扩展外设，最方便可靠的升级方式是直接通过3线UART扩展多路扩展串口，电路和程序的改动都最小。

■ 选择具备RS485自动收发/组网识别的WK2168芯片可以方便的连接RS485设备和建立485组网。

■ 工作在强电磁干扰环境下，通信易受到干扰造成数据误码，实际设计时尽量将WK主接口靠近CPU，并根据情况使用光电及屏蔽罩。

●典型应用案例：

■南瑞电气

■许继电气

■埃士工业

■万马新能源

■富电科技

■川绵电子等

■应用于立式广告充电桩

■智能一体充电桩

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六根弦 Lv5. 技术专家 2021-09-07

风口行业
风之月 Lv6. 高级专家 2021-08-05

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