一种基于 RK3568+AI 的国产化充电桩安全智能交互终端的设计与实现，终端支持各种复杂的交互功能和实时数据处理需求

为满足多方参与的安全协同计算， 确保数据的机密性和完
整性，防止数据泄露和篡改，本文基于瑞芯微 RK3568 芯片，采
用国产化操作系统与处理器相结合方法， 研制一款适用于充电
桩（站）的安全智能交互终端，终端支持各种复杂的交互功能和
实时数据处理需求，可以提升系统稳定性与安全性，降低国际依
赖，提供桩（站）侧安全交互友好环境［1-2］ 。
1 嵌入式处理器 RK3568
RK3568 是一颗定位中高端、高性能、低功耗的四核应用处
理 器 芯 片 ， 该 处 理 器 采 用 了 Cortex-A55 架 构 的 四 核 CPU、
Mali-G52 GPU 和 NPU 加速器， 能够提供较高的计算性能和
图像处理能力，可满足复杂应用场景的需求，采用了 28 nm 工
艺制造，功耗相对较低，即使在高性能模式下也能保持较长的续
航时间。 该处理器对外接口丰富， 硬件易于在其基础上直接扩
展，而且进行了产品化设计为将来进行硬件扩展和再开发［3］ 。
2 安全智能交互终端开发平台
根据终端研发需求， 本文基于 RK3568 处理器， 搭配国产
DDR4、eMMC、PMIC 芯片， 设计的核心板具备以下资源：6 路
USB 输出、3 路 SATA、2 路 PCIE、2 路 Camera、2 路 MIPI_DSI、
4 路 视 频 接 口、2 路 以 太 网 接 口、2 路 SDIO、4 路 SPI、5 路 I 2 C、
10 路 UART、3 路 CAN、4 路音频接口、16 路 PWM、1 路 FSPI。
核心板硬件资源结构框图见图 1：

3 安全智能交互终端功能模块电路设计
在自研终端核心板的基础上，终端在存储器、电源管理、安
全加密模块等功能模块的电路设计如下：
3.1 终端电源管理电路
电源管理电路为安全智能交互终端供电， 保障终端安全稳
定 运 行；设计电源管理电路重点考虑工作电压、电 流、功 率、体
积、成本、纹波、电磁兼容等因素。 终端电源结构如图 2 所示，终
端电源模块电压输入范围为 DC 9～36 V， 由 DCDC 电源模块
URB2405LD 输出 5 V，搭配升压芯片和超级电容组成后备电源，后
经 LDO、DCDC 电 路 分 别 产 生 VDDA_5V0_PMIC、VDDA_3V3、
VDDA_3V8、VCCA_1V8［4］ 。

如图 3 所示，5V_DC 为主电源，5V_SC 为超级电容升压后
的电源，5V_OUT 为输出电源。经 DCDC 电源模块输出 5V_DC，
接入后备电源无压降无缝切换系统，系统包括超级电容模块（包
含 2 颗 50 F/2.7 V 超级电容单体，通过串联方式连接）、超级电
容充放电电路、超级电容保护电路（1 个 XC61CC2702MR 保护
芯 片 、1 个 N-MOS 管 、1 个 放 电 电 阻 ）。 超级电容模块后是
DCDC 升压电路， 升压电路的主要部分是 MT3608 开关电源控
制芯片，通过电感 L1、电容 C4、肖特基二极管 D2 等元件的组合，
实现输入电压低于输出电压的转换，保证超级电容的输出电压稳
定在系统所需要的电压附近。 主电源和超级电容的升压输出进入
双路无压降无缝切换电路，最后输 VDDA_5V0，为系统供电。

当外部电源失效以后， 利用内置的超级电容模组， 通过升
压、稳压和切换电路实现无压降的无缝切换，保证终端正常运行
不低于 10 s。 同时基于开源鸿蒙系统的计量模块实时监测终端
输入电压、超级电容电压、输出电压等信息，利用以太网、4G 等
通信方式，将监测信息实时发送至平台［5］ 。
核心板 PMIC 电路输入电压是 2.7～5.5 V，集成 5 个可配置的
同步降压转换器、9 个 LDO 调节器、2 个开关 SWITCH、1 个 RTC
和 1 个电池燃料计量器。 输入端都做了软启动功能，减少对前端供
电电源的电流冲击，并将补偿电路都集成到芯片内部，不需要外部
电阻电容等额外器件。 总设计 13 个电压模块输出。 总电源由 5 V
输入，4 路 DC/DC 分别产生 VDD_LOGIC、VDD_GPU、VCC_DDR、
VDD_NPU，9 路 LDO 分别产生 VDDA0V9_IMAGE、VDDA_0V9、
VDDA0V9_PMU、VCCIO_ACODEC、VCCIO_SD、VCC3V3_ -
PMU、VCCA_1V8、VCCA1V8_PMU、VCCA1V8_IMAGE。
RK809 电量计系统， 根据不同电池的充放电特性曲线，精
确地测量电池电量， 并把电池电量信息通过 I 2 C 接口提供给系
统主芯片，根据处理器的工作状态，动态调整各 DC-DC 变换器
的输出电压，大大减少了启动时的励磁涌流，提高终端运行的可
靠性，使系统效率最大化。
5 结束语
随着充电设施异构数据的大量接入， 信息传输的安全性和
可靠性变得尤为重要。 因此，充电桩（站）侧终端需要在现有基础
上进行信息安全加固， 以应对大规模数据接入和车网互动等应
用场景。 本文设计终端将确保充电设施与电网协同运行所需的
数据传输与共享，高效且安全可靠，不仅有助于充电设施的规模
化应用，也可以支持与促进电力系统协调优化、柔性运行与数字
化转型，在智能交通、智能电网等领域具有广阔的应用前景。