--- date: 2025-03-05 10:33 updated: 2025-03-11 11:39 tags: Everest,ocpp link: publish: true share: true --- # 项目依赖 阅读CMakeLists.txt文件可以知道，项目EVerest依赖于多个组件： 1. everest-cmake - 项目的构建系统工具 2. Boost库 - 使用了filesystem、program_options、system和thread组件 3. [[./EVerest-framework|EVerest-framework]] - 核心框架 4. everest-sunspec - 太阳能相关组件 5. everest-modbus - Modbus通信协议支持 6. everest-ocpp - 开放充电点协议(Open Charge Point Protocol)支持 7. everest-openv2g - 电动汽车到电网(V2G)通信支持 8. PalSigslot - 信号槽库 9. fsm - 有限状态机 10. slac - 可能是Signal Level Attenuation Characterization的缩写，用于电力线通信 11. pugixml - XML解析库 这些项目通过EDM管理，当EDM不使能时，cmake会去查找本地安装的路径。 # 架构图 ```mermaid graph LR A[EVerest Core] --> B[模块系统] A --> C[接口定义] A --> D[构建系统] B --> B1[通信模块] B --> B2[协议模块] B --> B3[硬件接入模块] B --> B4[能源管理模块] B1 --> B1a[SerialCommHub] B1 --> B1b[SLAC] B2 --> B2a[OCPP] B2 --> B2b[ISO15118] B3 --> B3a[GenericPowermeter] B2b --> B2b1[PyJosev-SECC] B2b --> B2b2[PyEvJosev-EVCC] C --> C1[YAML接口定义] C1 --> C1a[kvs.yaml] C1 --> C1b[energy.yaml] C1 --> C1c[auth.yaml] C1 --> C1d[slac.yaml] C1 --> C1e[power.yaml] D --> D1[CMake系统] D --> D2[ev-project-bootstrap] ``` # 核心组件解析 ## 模块系统 EVerest采用模块化设计，每个模块专注于特定功能 ### GenericPowermeter ```sh # 通过ModbusRTU协议连接和读取电表数据 # 支持AC和DC电表，通过配置文件描述寄存器映射 # 读取数据包括：能量、功率、电压、电流、频率等 ``` ### SerialCommHub ```c // 串行通信中心，处理Modbus通信 response = modbus.txrx(target_device_id, tiny_modbus::FunctionCode::READ_MULTIPLE_HOLDING_REGISTERS, first_register_address, num_registers_to_read); ``` ### OCPP模块 ```c // 实现开放充电点协议 bool ocpp_1_6_charge_pointImpl::handle_restart() { std::lock_guard(this->m); mod->charging_schedules_timer->interval(std::chrono::seconds(this->mod->config.PublishChargingScheduleIntervalS)); bool success = mod->charge_point->restart(); if (success) { this->mod->ocpp_stopped = false; } return success; } ``` ### ISO15118实现 #### PyJosev - 充电站侧实现(SECC) ```c async def secc_handler_main_loop(module_config: dict): # 启动ISO 15118 SECC控制器 config = Config() patch_josev_config(config, module_config) sim_evse_controller = await SimEVSEController.create() await SECCHandler( exi_codec=ExificientEXICodec(), evse_controller=sim_evse_controller, config=config ).start(config.iface) ``` #### PyEvJosev - 车辆侧实现(EVCC) ```c async def evcc_handler_main_loop(module_config: dict): # 启动ISO 15118 EVCC控制器 iface = determine_network_interface(module_config['device']) evcc_config = EVCCConfig() patch_josev_config(evcc_config, module_config) await EVCCHandler( evcc_config=evcc_config, iface=iface, exi_codec=ExificientEXICodec(), ev_controller=SimEVController(evcc_config), ).start() ``` ## 接口定义系统 EVerest使用YAML文件定义模块间接口，采用统一的格式定义命令和变量 ```yaml # 接口示例 (kvs.yaml - 键值存储接口) description: This interface defines a simple key-value-store interface cmds: store: description: This command stores a value under a given key arguments: key: description: Key to store the value for type: string pattern: ^[A-Za-z0-9_.]*$ ``` # OCPP模块 以OCPP模块为例，学习EVerest-core的构建到执行的过程。 ## 架构流程图 ```mermaid graph TD A[OCPP模块初始化] --> B[模块构造与依赖注入] B --> C[init调用] C --> D[ready调用] D --> E[启动ChargePoint服务] E --> F1[处理OCPP核心功能] E --> F2[提供令牌验证] E --> F3[提供令牌授权] F1 --> G1[通信控制] F1 --> G2[配置管理] F1 --> G3[数据传输] F1 --> G4[安全事件] G1 --> H1[启动/停止连接] G1 --> H2[重新连接] G2 --> I1[获取配置] G2 --> I2[设置配置] G2 --> I3[监控配置变更] G3 --> J1[DataTransfer请求/响应] G4 --> K1[安全事件通知] subgraph 定时任务 L1[充电计划定时器] end E --> L1 ``` ## 核心组件解析 ### 模块结构与初始化 #### 依赖注入机制 OCPP模块的初始化过程包括 构造函数中的依赖注入和init/ready方法： ```cpp // OCPP.hpp - 模块构造函数 OCPP(const ModuleInfo& info, Everest::MqttProvider& mqtt_provider, std::unique_ptr p_main, std::unique_ptr p_auth_validator, std::unique_ptr p_auth_provider, std::vector> r_evse_manager, std::vector> r_connector_zero_sink, std::unique_ptr r_reservation, std::unique_ptr r_auth, std::unique_ptr r_system, std::unique_ptr r_security, Conf& config) : ModuleBase(info), mqtt(mqtt_provider), p_main(std::move(p_main)), p_auth_validator(std::move(p_auth_validator)), p_auth_provider(std::move(p_auth_provider)), r_evse_manager(std::move(r_evse_manager)), r_connector_zero_sink(std::move(r_connector_zero_sink)), r_reservation(std::move(r_reservation)), r_auth(std::move(r_auth)), r_system(std::move(r_system)), r_security(std::move(r_security)), config(config){}; ``` 这个构造函数显示该模块的复杂性，它需要多个接口交互，包括: - 提供的接口: OCPP充电点、认证令牌验证、认证令牌提供 - 依赖的接口: EVSE管理器、能源限制、预约、认证、系统和安全 这种注入方式遵循依赖倒置原则，通过接口而非具体实现进行交互，提高了系统的解耦性和可测试性。 #### 初始化流程 OCPP模块的初始化分为两个阶段 ##### 初始化阶段 (init) - 创建ChargePoint实例 - 配置数据库路径 - 设置安全参数 - 建立MQTT连接 - 初始化定时器 ##### 就绪阶段 (ready) - 启动WebSocket连接 - 设置充电计划定时器 - 注册回调函数 - 订阅相关主题 ##### 初始化代码示例 ```cpp void OCPP::init() { // 配置文件路径处理 ocpp_share_path = std::filesystem::path(this->info.paths.share); // 创建ChargePoint核心对象 charge_point = std::make_unique( /* 配置参数 */ ); } void OCPP::ready() { // 设置充电计划定时器 charging_schedules_timer = std::make_unique( [this](){ // 定时发布充电计划 this->publish_charging_schedules( this->charge_point->get_composite_schedule( std::chrono::seconds(this->config.PublishChargingScheduleDurationS) ) ); } ); } ``` ### ChargePoint核心组件 ChargePoint是OCPP模块的核心组件，负责所有OCPP通信： - WebSocket管理：建立和维护与CSMS的WebSocket连接 - 消息序列化：将OCPP消息转换为JSON格式 - 会话管理：处理认证和会话状态 - 事务处理：管理充电事务的开始、进行和结束 - 配置管理：处理配置请求和更新 ### 接口实现 #### ocpp_1_6_charge_pointImpl `ocpp_1_6_charge_pointImpl`类实现了OCPP 1.6协议的主要功能: ```cpp bool ocpp_1_6_charge_pointImpl::handle_stop() { std::lock_guard(this->m); mod->charging_schedules_timer->stop(); bool success = mod->charge_point->stop(); if (success) { this->mod->ocpp_stopped = true; } return success; } bool ocpp_1_6_charge_pointImpl::handle_restart() { std::lock_guard(this->m); mod->charging_schedules_timer->interval(std::chrono::seconds(this->mod->config.PublishChargingScheduleIntervalS)); bool success = mod->charge_point->restart(); if (success) { this->mod->ocpp_stopped = false; } return success; } ``` 数据转换函数示例： ```cpp types::ocpp::KeyValue to_everest(const ocpp::v16::KeyValue& key_value) { types::ocpp::KeyValue _key_value; _key_value.key = key_value.key.get(); _key_value.read_only = key_value.readonly; if (key_value.value.has_value()) { _key_value.value = key_value.value.value().get(); } return _key_value; } ``` #### auth_token_validatorImpl 实现令牌验证功能，将验证请求传递给OCPP后端： ```c auth_token_validatorImpl::handle_validate_token(types::authorization::ProvidedIdToken& provided_token) { if (provided_token.authorization_type == types::authorization::AuthorizationType::PlugAndCharge) { return validate_pnc_request(provided_token); } else { return validate_standard_request(provided_token); } }; ``` #### auth_token_providerImpl 提供令牌信息给其他模块： ```cpp // 伪代码 void auth_token_providerImpl::handle_get_token_info(const std::string& id_token, types::authorization::TokenInfo& token_info) { auto response = mod->charge_point->get_token_info(id_token); token_info.auth_status = convert_auth_status(response.status); // 填充其他令牌信息 } ``` 这里为什么没有具体的实现代码？ ### 配置管理功能 模块支持全面的配置管理，包括获取、设置和监控配置: ```cpp // 获取配置 types::ocpp::GetConfigurationResponse ocpp_1_6_charge_pointImpl::handle_get_configuration_key(Array& keys) { ocpp::v16::GetConfigurationRequest request; std::vector> _keys; for (const auto& key : keys) { _keys.push_back(key); } request.key = _keys; const auto response = this->mod->charge_point->get_configuration_key(request); return to_everest(response); } // 监控配置变更 void ocpp_1_6_charge_pointImpl::handle_monitor_configuration_keys(Array& keys) { for (const auto& key : keys) { this->mod->charge_point->register_configuration_key_changed_callback( key, [this](const ocpp::v16::KeyValue key_value) { this->publish_configuration_key(to_everest(key_value)); }); } } ``` ### 安全机制 OCPP模块通过EvseSecurity类实现OCPP安全功能： ```cpp class evse_securityImpl : public evse_securityImplBase { public: evse_securityImpl() = delete; evse_securityImpl(Everest::ModuleAdapter* ev, const Everest::PtrContainer& mod, Conf& config) : evse_securityImplBase(ev, "main"), mod(mod), config(config){}; protected: //伪代码 EvseSecurity(evse_securityIntf& r_security); // 证书安装 ocpp::InstallCertificateResult install_ca_certificate(const std::string& certificate, const ocpp::CaCertificateType& certificate_type) override; // 证书删除 ocpp::DeleteCertificateResult delete_certificate(const ocpp::CertificateHashDataType& certificate_hash_data) override; // 证书验证 ocpp::InstallCertificateResult verify_certificate(const std::string& certificate_chain, const ocpp::CertificateSigningUseEnum& certificate_type) override; // 更多安全操作... }; ``` ### 定时任务 模块使用定时器定期执行任务： ```cpp // 初始化定时器 charging_schedules_timer = std::make_unique(); // 设置定时任务 charging_schedules_timer->interval(std::chrono::seconds(config.PublishChargingScheduleIntervalS)); charging_schedules_timer->start(); ``` ## 模块执行流程 ### 启动流程 1. 模块构造 - 依赖注入 2. init() - 初始化内部状态 3. ready() - 启动服务 4. 建立WebSocket连接 5. 注册回调函数 6. 开始定时任务 ### OCPP消息处理流程 #### 接收消息 WebSocket接收CSMS消息 JSON解析为OCPP对象 #### 消息分发 根据消息类型调用对应处理函数 执行业务逻辑 #### 响应生成 创建响应对象 序列化为JSON 通过WebSocket发送 #### 状态更新 更新内部状态 发布相关事件 ### 认证流程 1. 接收认证令牌 2. 发送Authorize.req消息到CSMS 3. 接收Authorize.conf响应 4. 转换OCPP认证状态为EVerest认证状态 5. 返回认证结果 ### 充电计划处理 1. 定时器触发 2. 请求最新充电计划 3. 转换为EVerest格式 4. 发布到MQTT 5. 传递给能源限制接口 ## 与其他模块交互 ### EVSE管理器交互 ```cpp // 伪代码 void handle_evse_status_change(int32_t evse_id, evse_manager::EVSEState state) { // 转换状态 ocpp::v16::ChargePointStatus cp_status = convert_evse_state(state); // 向CSMS发送状态变更 charge_point->status_notification(evse_id, cp_status); } ``` ### 安全模块交互 ```cpp // 初始化安全组件 auto evse_security = std::make_shared(*r_security); // 配置ChargePoint使用安全组件 charge_point_config.evse_security = evse_security; ``` ### OCPPExtensionExample扩展 通过OCPPExtensionExample模式，可以扩展OCPP功能: ```cpp class OCPPExtensionExample : public Everest::ModuleBase { public: OCPPExtensionExample(const ModuleInfo& info, std::unique_ptr p_empty, std::unique_ptr r_ocpp, Conf& config); void ready() { // 监控配置变更 std::vector keys_to_monitor = parse_keys(config.keys_to_monitor); r_ocpp->monitor_configuration_keys(keys_to_monitor); // 订阅变更通知 r_ocpp->subscribe_configuration_key([this](types::ocpp::KeyValue key_value) { // 处理配置变更 }); } }; ``` # OCPP 2.0.1 todo