技术解析 | “兆瓦闪充”超级充电桩中的CANFD通讯应用

 

前言：

在比亚迪、特斯拉V4超充桩、华为全液冷超充站等一系列最新充电技术的不断推出下。对于充电桩来说，除了高压功率模块的技术革新，内部通信的核心骨干网络CANFD，也从“技术风口”转变为“基础设施”，奠定通信基石。

 

 

一、超充桩CANFD通讯网络充电桩涉及到多个子系统，比如功率转换、液冷控制、安全保护、通信模块等。

 

充电桩需协调多个子系统，通信需求包括：

 

● 高实时性：功率模块控制（μs级响应）、故障保护（ms级动作）

 

● 大数据量：温度/压力传感器数据（多节点同步）、充电状态（SOC/SOH）

 

● 强可靠性：电磁干扰环境下的稳定通信（工业级EMC要求）

 

● 灵活拓扑：支持多节点级联（如多枪充电桩的功率分配）

 

这些子系统之间需要进行高效可靠的通信，而CAN FD作为通信协议在其中可能扮演重要角色。比如温度、压力、电流、电压等传感器数据，控制指令，故障信号等，而传统CAN可能带宽不足。

 

 

 

二、CAN FD技术详解

 

CAN FD是博世于2012年推出的新一代通信协议，旨在解决传统CAN总线（最高1Mbps速率、8字节数据帧）在智能汽车与工业自动化领域的带宽瓶颈。通过协议层优化实现了“速率灵活化”与“数据大容量化”，被誉为“CAN 3.0”。让我们一起了解一下CAN FD的核心改进。

 

 2.1  更高的数据速率

CAN FD在仲裁阶段使用传统速率（如500kbps或1Mbps）以确保兼容性，而在数据传输阶段可提升至5Mbps甚至更高，这种“低速仲裁+高速传输”的设计，既避免了总线冲突，又显著提高了有效带宽和数据吞吐量。

 2.2  更大的数据负载 

传统CAN每帧最多传输8字节数据，而CAN FD支持最多64字节，减少了数据分帧的需求，例如，64字节数据以2Mbps速率传输，其负载效率是传统CAN（8字节/250Kbps）的8倍，显著降低了协议开销与延迟，提升了传输效率。

 

 2.3  负增强的可靠性

采用更长的CRC校验码（17位或21位，取决于数据长度），增强错误检测能力，支持“受保护有效载荷”机制，确保关键数据的完整性，适应大数据量传输的需求。

 2.4  向下兼容性

CAN FD完全兼容CAN 2.0A/B标准：CAN FD节点可与传统CAN设备通信（仅支持标准帧），而新节点间可启用FD帧的高速模式。这种兼容性保护了现有投资，推动了从传统CAN到FD的渐进式升级。

二、CAN FD技术详解

 3.1  T536核心板

眺望电子所推出的 Core-T536 系列核心板，凝聚了先进的技术与精巧的设计。采用 BTB 板对板连接器封装，68mm * 40mm 的紧凑尺寸。T536核心板集成4路CAN-FD，高性能处理器搭配丰富的接口， 结合低成本高可靠性的优势，为新一代工业应用设备带来更良好的产品体验。

 

 3.2   T536评估套件

 

为了更好的测试Core-T536的各个功能接口，我司针对T536核心板开发出对应的评估底板供客户测试使用，方便直接使用配套SDK，减少二次开发调试周期。评估板外设接口资源丰富，引出4路CAN接口。如下为底板CAN接口原理图。

 

底板采用深圳华普微CMT1042 CAN收发器，该器件采用SOW8L 封装，支持–40°C 至+125°C 的宽环境温度范围。在CAN FD 模式下最高支持5Mbps 数据速率，可承受5000VRMS 的电压和1060VRMS 的工作电压。

 

 3.3   CANFD接口测试

短接can0和can1演示如何测试CANFD功能。参考下面命令分别设置can的仲裁波特率设置为1M，数据波特率设备为4M，并开启 canfd 功能：

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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

 

设置其中can0为发送，can1为接收，并使用cansend发送64字节固定格式的字符串来测试：

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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、结语

随着第三代半导体器件功率密度的持续提升，CAN FD将向更高带宽（10Mbps+）方向演进，进一步支撑800V及以上超快充系统的需求。对于开发者而言，掌握 CAN FD 的协议逻辑和使用，将在往后的工作中更加得心应手。