技術(shù)解析 | “兆瓦閃充”超級充電樁中的CANFD通訊應(yīng)用

前言：

在比亞迪、特斯拉V4超充樁、華為全液冷超充站等一系列最新充電技術(shù)的不斷推出下。對于充電樁來說，除了高壓功率模塊的技術(shù)革新，內(nèi)部通信的核心骨干網(wǎng)絡(luò)CANFD，也從“技術(shù)風(fēng)口”轉(zhuǎn)變?yōu)椤盎A(chǔ)設(shè)施”，奠定通信基石。

一、超充樁CANFD通訊網(wǎng)絡(luò)充電樁涉及到多個子系統(tǒng)，比如功率轉(zhuǎn)換、液冷控制、安全保護(hù)、通信模塊等。

充電樁需協(xié)調(diào)多個子系統(tǒng)，通信需求包括：

●高實時性：功率模塊控制（μs級響應(yīng)）、故障保護(hù)（ms級動作）

●大數(shù)據(jù)量：溫度/壓力傳感器數(shù)據(jù)（多節(jié)點同步）、充電狀態(tài)（SOC/SOH）

●強(qiáng)可靠性：電磁干擾環(huán)境下的穩(wěn)定通信（工業(yè)級EMC要求）

●靈活拓?fù)洌褐С侄喙?jié)點級聯(lián)（如多槍充電樁的功率分配）

這些子系統(tǒng)之間需要進(jìn)行高效可靠的通信，而CAN FD作為通信協(xié)議在其中可能扮演重要角色。比如溫度、壓力、電流、電壓等傳感器數(shù)據(jù)，控制指令，故障信號等，而傳統(tǒng)CAN可能帶寬不足。

二、CAN FD技術(shù)詳解

CAN FD是博世于2012年推出的新一代通信協(xié)議，旨在解決傳統(tǒng)CAN總線（最高1Mbps速率、8字節(jié)數(shù)據(jù)幀）在智能汽車與工業(yè)自動化領(lǐng)域的帶寬瓶頸。通過協(xié)議層優(yōu)化實現(xiàn)了“速率靈活化”與“數(shù)據(jù)大容量化”，被譽(yù)為“CAN 3.0”。讓我們一起了解一下CAN FD的核心改進(jìn)。

2.1更高的數(shù)據(jù)速率

CAN FD在仲裁階段使用傳統(tǒng)速率（如500kbps或1Mbps）以確保兼容性，而在數(shù)據(jù)傳輸階段可提升至5Mbps甚至更高，這種“低速仲裁+高速傳輸”的設(shè)計，既避免了總線沖突，又顯著提高了有效帶寬和數(shù)據(jù)吞吐量。

2.2更大的數(shù)據(jù)負(fù)載

傳統(tǒng)CAN每幀最多傳輸8字節(jié)數(shù)據(jù)，而CAN FD支持最多64字節(jié)，減少了數(shù)據(jù)分幀的需求，例如，64字節(jié)數(shù)據(jù)以2Mbps速率傳輸，其負(fù)載效率是傳統(tǒng)CAN（8字節(jié)/250Kbps）的8倍，顯著降低了協(xié)議開銷與延遲，提升了傳輸效率。

2.3負(fù)增強(qiáng)的可靠性

采用更長的CRC校驗碼（17位或21位，取決于數(shù)據(jù)長度），增強(qiáng)錯誤檢測能力，支持“受保護(hù)有效載荷”機(jī)制，確保關(guān)鍵數(shù)據(jù)的完整性，適應(yīng)大數(shù)據(jù)量傳輸?shù)男枨蟆?/span>

2.4向下兼容性

CAN FD完全兼容CAN 2.0A/B標(biāo)準(zhǔn)：CAN FD節(jié)點可與傳統(tǒng)CAN設(shè)備通信（僅支持標(biāo)準(zhǔn)幀），而新節(jié)點間可啟用FD幀的高速模式。這種兼容性保護(hù)了現(xiàn)有投資，推動了從傳統(tǒng)CAN到FD的漸進(jìn)式升級。

二、CAN FD技術(shù)詳解

3.1T536核心板

眺望電子所推出的 Core-T536 系列核心板，凝聚了先進(jìn)的技術(shù)與精巧的設(shè)計。采用 BTB 板對板連接器封裝，68mm * 40mm 的緊湊尺寸。T536核心板集成4路CAN-FD，高性能處理器搭配豐富的接口， 結(jié)合低成本高可靠性的優(yōu)勢，為新一代工業(yè)應(yīng)用設(shè)備帶來更良好的產(chǎn)品體驗。

3.2T536評估套件

為了更好的測試Core-T536的各個功能接口，我司針對T536核心板開發(fā)出對應(yīng)的評估底板供客戶測試使用，方便直接使用配套SDK，減少二次開發(fā)調(diào)試周期。評估板外設(shè)接口資源豐富，引出4路CAN接口。如下為底板CAN接口原理圖。

底板采用深圳華普微CMT1042 CAN收發(fā)器，該器件采用SOW8L 封裝，支持–40°C 至+125°C 的寬環(huán)境溫度范圍。在CAN FD 模式下最高支持5Mbps 數(shù)據(jù)速率，可承受5000VRMS 的電壓和1060VRMS 的工作電壓。

3.3CANFD接口測試

短接can0和can1演示如何測試CANFD功能。參考下面命令分別設(shè)置can的仲裁波特率設(shè)置為1M，數(shù)據(jù)波特率設(shè)備為4M，并開啟 canfd 功能：

root@talowe-t536:~# ip link set can0 up type can bitrate 1000000 dbitrate 4000000 fd onroot@talowe-t536:~# ip link set can1 up type can bitrate 1000000 dbitrate 4000000 fd on

設(shè)置其中can0為發(fā)送，can1為接收，并使用cansend發(fā)送64字節(jié)固定格式的字符串來測試：

root@talowe-t536:~# candump can1 -L & root@talowe-t536:~# cansend can0 00f##0.a1.a2.a3.a4.a5.a6.a7.a8.a9.10.11.12.13.14.15.16.17.18.19.20.21.23.24.25.26.27.28.29.30.31.32.33.34.35.36.37.38.39.40.41.42.43.44.45.46.47.48.49.50.51.52.53.54.55.56.57.58.59.60.61.62.63.64

四、結(jié)語

隨著第三代半導(dǎo)體器件功率密度的持續(xù)提升，CAN FD將向更高帶寬（10Mbps+）方向演進(jìn)，進(jìn)一步支撐800V及以上超快充系統(tǒng)的需求。對于開發(fā)者而言，掌握 CAN FD 的協(xié)議邏輯和使用，將在往后的工作中更加得心應(yīng)手。