基于Android系統(tǒng)在智能電力負荷控制終端上的應用開發(fā)

王春剛

摘 要：Android系統(tǒng)是移動智能化的代表，具有開發(fā)速度快、系統(tǒng)穩(wěn)定、操作與升級方便等眾多優(yōu)點，對于進入工業(yè)控制領域?qū)硪彩潜厝悔厔?，它給為工業(yè)控制領域帶來了全新的設計概念。對于在電力負荷控制終端上的應用還利用其對無線業(yè)務兼容性好的特點，如使用其本身自帶的2G/3G/4G等無線數(shù)據(jù)業(yè)務和GPRS/SMS/RING等業(yè)務，使電力負荷控制終端向智能化和小型化又邁進了一大步。

關(guān)鍵詞：Android；3G；4G；無線數(shù)據(jù)業(yè)務；電力負荷

Android是一種基于Linux的自由及開放源代碼的操作系統(tǒng)，主要使用于移動設備，如智能手機和平板電腦，由Google公司和開放手機聯(lián)盟領導及開發(fā)。2011年8月2日，Android手機已占據(jù)全球智能機市場48%的份額，Android系統(tǒng)的應用數(shù)目已經(jīng)達到了48萬。其通信功能、網(wǎng)絡數(shù)字業(yè)務功能、多媒體及Display功能、支持Bluetooth/wiif功能、CAMERA功能、GPS、E_COMPASS、G_SENSOR功能等都引領著目前手機技術(shù)潮流。 Android平臺采用了整合的策略思想，包括底層Linux操作系統(tǒng)、中間層的中間件和上層的Java應用程序，具有全開放、開發(fā)速度快，核心技術(shù)完整統(tǒng)一，輔助開發(fā)工具多，支持多種硬件平臺等眾多特點。

下面以MT6582芯片為例介紹其在電力負荷控制終端上的開發(fā)應用。MTK6582芯片是MTK公司開發(fā)的一款四核ARM處理器，其內(nèi)核為28nm Cortex-A7 1.3GHz CPU，L1：32KB/32KB，L2：512KB，memory支持LPDDR2 533MHZ。具有系統(tǒng)集成度高，耗電小，運行速度快，價格相對其它產(chǎn)品比較低廉，上市以來反映比較穩(wěn)定，對于其用在電力負荷控制終端上比較合適，當然也可以選擇其它Android確認過的芯片。

1 硬件架構(gòu)設計

終端系統(tǒng)的整個硬件設計的總體框圖如圖1所示：

終端系統(tǒng)的硬件設計主要有下面幾個部分組成：

⑴CPU采用MTK6582芯片，是MTK公司開發(fā)的一款四核ARM處理器，其內(nèi)核為28nm Cortex-A7 1.3GHz CPU，L1：32KB/32KB，L2：512KB，memory支持LPDDR2 533MHZ。⑵MT6323是PMIC，它主要負責CPU的電源控制和大功率器件控制等。⑶MT6166或電臺。MT6166是RF芯片，它主要是無線通訊的收發(fā)控制；這里還有電臺也可以通過發(fā)報模擬電臺對外通訊，如上海、湖南大多采用這種方式通訊。⑷EMMC/LPDDR2部分。EMMC采用8GB容量，LPDDR2采用1GB Memory，它們現(xiàn)都是市場上的主流產(chǎn)品，性價比好。EMMC的8GB容量其中4GB是CODE分區(qū)，其它4GB可以做為用戶數(shù)據(jù)分區(qū)，可以將重要的數(shù)據(jù)或參數(shù)存儲在這，終端掉電后數(shù)據(jù)也不會丟失。LPDDR2 1GB Memory用于動態(tài)數(shù)據(jù)的存儲與交換，可以提高單片機的運行效率。⑸LCD顯示模塊可以最大支持720P分辨率，支持RGB32顯示，具有良好的人機界面。⑹Audio模塊可以實現(xiàn)聲音的播放，并且支持立體聲播放。⑺Camera模塊實現(xiàn)拍照和攝像功能，可以對現(xiàn)場進行記錄和監(jiān)視。⑻485/CAN接口采用光電隔離器件用于和外設電表進行通訊，實現(xiàn)抄表和其它控制。一共有2個通道。⑼pulse采用光電隔離器件用于對脈沖表實時抄表，一共有4個通道。⑽Control是超負荷控制端口，一共有4個通道。⑾Key/Touch采用按鍵和Touch相結(jié)合的輸入界面。⑿SIM1插口現(xiàn)在支持移動卡和聯(lián)通卡。⒀USB接口，支持主從模式，可以直接連接PC，也可以通過OTG線接U盤。⒁LED接口，實現(xiàn)動態(tài)的控制LED燈，并可以通過PWM控制LED燈的電流強弱。

2 軟件架構(gòu)設計

此系統(tǒng)使用Android系統(tǒng)，底層為Linux操作系統(tǒng)，上層為Java應用程序。

⑴BSP部分：為Linux操作系統(tǒng)，驅(qū)動加載方便，實時性較強，所以我們將經(jīng)常改動的驅(qū)動放在這一層，如485表驅(qū)動、脈沖表驅(qū)動、Control驅(qū)動、電臺驅(qū)動、LCD驅(qū)動、KEY/TOUCH驅(qū)動、EMMC驅(qū)動、Camera驅(qū)動等，還有一些是Linux操作系統(tǒng)自身的驅(qū)動，如USB驅(qū)動、Charger驅(qū)動、無線通訊驅(qū)動、SIM卡驅(qū)動、Audio驅(qū)動、Sensor驅(qū)動等等。

485表驅(qū)動：對于不同的表添加不同的驅(qū)動，在驅(qū)動中增加各類屬性操作。如實時抄表、穿透抄表等各種復雜的抄表屬性。并把抄表數(shù)據(jù)返回給AP層。這里有2個485通道，最少可以同時抄8塊以上的表。也可以轉(zhuǎn)為CAN總線方式抄表。

脈沖表驅(qū)動：同485抄表，但這類抄表實時更高。這里有4個通道，可以同時抄4塊脈沖表。

Control驅(qū)動：在BSP驅(qū)動層只是增加控制動作，其它復雜控制邏輯由上層的負荷模塊負責。

電臺驅(qū)動：這是對電臺收發(fā)控制的驅(qū)動。這里我們使用了模擬電臺，在電臺上還要增加解碼和壓縮碼模塊。

LCD驅(qū)動、KEY/Touch驅(qū)動：為人機界面的驅(qū)動，這里LCD采用了大屏顯示，分辨率可達720P，讓人面界面更加友好。

EMMC驅(qū)動：這是存儲空間的驅(qū)動，我們設計有8GB的空間。其中不到4G為CODE占用，其它4G為用戶的存儲空間，同SD卡。在用戶空間我們可以存儲大量的抄表數(shù)據(jù)。用于實時查詢。

Camera驅(qū)動：實現(xiàn)Camera的preview和capture的功能，用于實時保存和監(jiān)控現(xiàn)場圖片等。

LED驅(qū)動：實現(xiàn)燈的動態(tài)閃動。

其它驅(qū)動：還有AUDIO/USB/SIM卡驅(qū)動不少都是Android系統(tǒng)自帶的驅(qū)動，在這里不做一一說明。

⑵AP部分：為Java應用程序，在此部分我們實現(xiàn)有無線收發(fā)模塊、負荷通信協(xié)議模塊、界面顯示模塊、無線收發(fā)數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)上報模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、軟件升級模塊、抄表模塊、負荷Control模塊等。這也是系統(tǒng)控制邏輯上的核心部分。

無線收發(fā)模塊：用于選擇無線通道的收發(fā)，這里的通道有GPRS/SMS/3G/無線電臺等。

負荷通信協(xié)議模塊：用于將要發(fā)送的報文按負荷通信協(xié)議的方式打包，對于接收到的報文通過它來解釋，保存到接收隊列中。

無線收發(fā)數(shù)據(jù)分析：將收發(fā)的報文進行分析用于各種操作，如下面的抄表和控制等。

界面顯示模塊：顯示相關(guān)的界面用于查詢和實時顯示。

數(shù)據(jù)上報模塊：將要上報的數(shù)據(jù)進行整理，放入上報隊列中，用于上報到服務器。

數(shù)據(jù)存儲模塊：用于存儲抄表的數(shù)據(jù)及控制的相關(guān)數(shù)據(jù)，可供查詢。

抄表模塊：實現(xiàn)對驅(qū)動抄表的動作，并將抄表的數(shù)據(jù)送至數(shù)據(jù)存儲模塊中。

負荷Control模塊：對抄表數(shù)據(jù)實時分析，實現(xiàn)負荷Control控制與恢復。并實現(xiàn)對聲音和光的控制。

軟件升級模塊：此模塊可實現(xiàn)系統(tǒng)的在線升級，我們使用了Android系統(tǒng)自帶的OTA升級方式，更加安全可靠，也可以通過USB、232＼485通道升級。

其它模塊：如溫度控制模塊、充電控制模塊、文件管理模塊等等，都是Android系統(tǒng)自帶的模塊，在這里不做一一說明。

3 系統(tǒng)特點

在此控制系統(tǒng)中我們使用了Android系統(tǒng)，它具有開發(fā)速度快、系統(tǒng)穩(wěn)定、操作與升級方便等眾多優(yōu)點，是移動智能化的代表，對于進入工業(yè)控制領域?qū)硪彩潜厝悔厔荩o為工業(yè)控制領域帶來了全新的設計概念。在電力負荷控制終端上的應用，我們可以使用Android系統(tǒng)自帶的大量成熟和優(yōu)秀程序，使開發(fā)更加快捷和穩(wěn)定，并且顯示界面非常友好，符合大眾的使用習慣，操作方便。同時還利用其對無線業(yè)務兼容性好的特點，如使用其本身自帶的2G/3G/4G等無線數(shù)據(jù)業(yè)務和GPRS/SMS/RING等業(yè)務，使電力負荷控制終端向智能化和小型化又邁進了一大步。