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充电桩CAN规约测试方案

来源：伴沃教育

Application Note 充电桩CAN规约测试方案

电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通信协议

AN01010101 V1.00 Date: 2016/03/28 产品应用方案类别关键词摘要内容充电桩，CAN规约测试本方案为测试充电桩符合GBT 27930-2015《电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通信协议》广州致远电子股份有限公司

广州致远电子股份有限公司充电桩CAN规约测试方案

GB/T27930规约测试修订历史

版本 V1.00 日期 2016/03/28 原因创建文档

广州致远电子股份有限公司充电桩CAN规约测试方案

GB/T27930规约测试目录

1. 充电桩CAN规约测试遵循标准 ............................................................................ 1

1.2 2.1

遵循标准 ................................................................................................................... 1 CANScope系列简介 ................................................................................................ 2 2.1.1 CANScope功能特点与型号分类 ........................................................................ 2 2.1.2 报文界面 ............................................................................................................... 4 2.1.3 示波器界面 ........................................................................................................... 4 2.1.4 波形界面 ............................................................................................................... 5 2.1.5 波形与报文联动观察界面 ................................................................................... 5 2.1.6 CANScope-StressZ模拟信号测试扩展板 .......................................................... 6

充电机与BMS通讯规约测试软件 ........................................................................ 7 CAN规约测试——监视测试 ................................................................................. 7 CAN规约测试——仿真测试 ................................................................................. 8 CAN规约测试——稳定性测试 ........................................................................... 10 测试方案的选型 ..................................................................................................... 11

2. CANScope系列方案 ................................................................................................ 2

2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 3.1 3.2 3.3

3. USBCAN方案 ........................................................................................................ 12

USBCAN-2E-U介绍 .............................................................................................. 12 充电桩与BMS通讯过程数据解析 ...................................................................... 12 简单稳定性测试 ..................................................................................................... 14 3.3.1 总线利用率 ......................................................................................................... 14 3.3.2 错误信息显示 ..................................................................................................... 15 3.4 用户二次开发 ......................................................................................................... 15

3.4.1 接口库函数使用流程 ......................................................................................... 16 3.4.2 驱动的特色与工作原理 ..................................................................................... 16 3.5 测试方案的选型 ..................................................................................................... 17

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GB/T27930规约测试 1. 充电桩CAN规约测试遵循标准

直流充电机检测到与电动汽车连接成功后，便开始进行CAN协议通信。用于识别设备类型、配置充电参数、监视充电状态、控制充电进度等。

CAN规约测试一般包含3个方面：

1. 对充电机及车辆BMS系统的协议通信过程进行监视，获取并解析通信报文，验证“报文内容”与“通信流程”是否符合GB/T27930国标规定。

2. 规约测试仪可以仿真模拟车辆BMS系统，对于充电机进行仿真通讯，测试其CAN协议是否符合GB/T27930的国标

3. CAN稳定性与兼容性测试，主要为了测试充电机的CAN物理层与链路层的协议与ISO11898-1的一致性与兼容性，检验充电机CAN接口电路和驱动的规范稳定性。

1.2 遵循标准

测试遵循的标准以ISO国际规范为基础，SAE行业规范为框架，GB/T国家标准为具体应用测试细节。进行科学的规约测试。如表1.1所示。

表1.1 CAN规约测试标准

标准名称 ISO11898-1:2003 CAN数据链路层与物理信令 ISO11898-2:2003CAN高速介质访问单元 SAE J1939-11:2006 商用车CAN物理层规范 SAE J1939-21:2006 商用车CAN链路层规范 SAE J1939-73:2006 商用车CAN应用层规范 GB/T 27930-2015电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通信协议 GB/TXXXX-XXX电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通信协议一致性测试测试方向充电桩CAN链路层稳定测试充电桩CAN物理层稳定测试充电桩CAN物理层稳定性测试（如果与ISO11898-2冲突，以ISO11898-2为准）充电桩CAN链路层稳定性测试（如果与ISO11898-1冲突，以ISO11898-1为准）充电桩CAN应用层通讯过程规范测试充电桩CAN应用层应用数据规范测试（如果与SAE J1939-73:2006冲突，以SAE J1939-73:2006为准此文件为最新讨论稿，尚未发布，进行一致性测试的用例与通过标准。

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GB/T27930规约测试 2. CANScope系列方案

2.1 CANScope系列简介

CANScope分析仪是CAN 总线开发与测试的专业工具，集海量存储示波器、网络分析仪、误码率分析仪、协议分析仪及可靠性测试工具于一身，并把各种仪器有机的整合和关连；重新定义CAN总线的开发测试方法，可对CAN 网络通信正确性、可靠性、合理性进行多角度全方位的评估。如图2.1所示。

图2.1CANScope外观图

超长的波形存储、可靠的报文记录、精准的出错定位、实时的示波器显示、丰富的高层协议分析帮助用户快速定位故障节点，解决CAN 总线应用的各种问题，是CAN 总线开发测试的终极工具。如图2.2所示，为其测量原理。即将信号分为模拟通道和数字通道进行处理，然后再结合后存储。提供给上位机软件分析。

图2.2CANScope测量原理

2.1.1 CANScope功能特点与型号分类

1. 100MHz示波器，实时显示总线状态，并且能进行至少13000帧波形的存储 2. 所有报文（包括错误帧）的记录、分析，全面把握报文信息 3. 强大的报文重播，精确重现总线错误

4. 强大的总线干扰与测试，有效测试总线抗干扰能力 5. 支持多种高层协议，图形化仿真各种仪表盘

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GB/T27930规约测试 6. 实用的事件标记，最大限度存储用户关心的波形 7. 从物理层、协议层、应用层对CAN总线进行多层次分析

8. 支持软硬件眼图，辅助评估总线质量，并且能通过眼图准确定位问题节点

表2.1CANScope分类

模块功能项测量通道通信接口示波器采样率示波器存储容量硬件基本功能波形存储容量波形记录个数模拟带宽垂直测量范围实时示波器报文接收报文发送任意序列发送终端电阻开关自动侦测波特率硬件眼图硬件扩展功能网络分析模拟干扰数字干扰事件标记对称性测试终端电阻可调 CANScope-basic CANScope-standard CANScope-Pro 1个 480Mbps - - - - - - - 支持支持支持支持支持 - - - 不支持不支持支持 - 1个 480Mbps 100M 2K 512M 13000个 60MHz 1V-50V 支持支持支持支持支持支持支持不支持不支持不支持不支持支持不支持不支持支持支持支持支持支持支持支持支持支持不支持 1个 480Mbps 100M 8K 512M 13000个 60MHz 1V-50V 支持支持支持支持支持支持支持支持支持支持支持支持支持支持支持支持支持支持支持支持支持支持支持支持网络负载电容可调 - SDK开放帧统计流量分析软件功能总线利用率报文重播高层协议分析自定义协议分析网络共享虚拟硬件软件眼图支持支持支持支持支持支持支持支持支持 -

软件主界面如图2.3所示。分别为报文串口，实时波形窗口，记录波形窗口，眼图窗口。所以CANScope相当于CAN接口卡、示波器、逻辑分析仪三者合一的综合分析仪器，能解决CAN总线绝大部分的问题。

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GB/T27930规约测试

图2.3CANScope分析软件界面

2.1.2 报文界面

CANScope的CAN报文界面可以容纳无数个CAN帧，只要您的PC内存足够大，就可以一直保存下去，并且有导出功能。这个CAN报文界面与那些带CAN控制器的设备（比如USBCAN）不同，它可以实时捕获总线错误状态，就是说可以记录错误帧。比如在“状态”栏里面输入“错误”即可以将所有错误帧筛选出来。并可以很方便地进行报文发送（重播）。另外还有一个重要的选项，就是总线应答，如果不勾选，则CANSCOPE是作为一台只听设备，不会应答总线上的报文，如果勾选，则CANSCOPE能作为一台标准的CAN节点工作，可以发送数据。如图2.4所示。

图2.4CANScope报文界面

2.1.3 示波器界面

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GB/T27930规约测试源的目的。如图2.5所示。

图2.5 CAN示波器

2.1.4 波形界面

由于实时示波器只能看即时窗口的波形，所以为了更好地发现总线上面的物理问题，CANScope自带512M超大波形存储，可以将波形数据存储13000帧作为分析数据。并且在分析时，已经将模拟信号、数字信号、协议分析都按时间解析好，方便工程师对应查看故障所在。比如某个CAN报文出错，但这个错误是什么波形，就可以一目了然获知。如图2.6所示。

图2.6波形存储界面

2.1.5 波形与报文联动观察界面

按照测试习惯，为了方便查看和分析，CANScope还可以同步建立水平选项卡，这样就可以同步查看报文与对应波形。当然我们最重要的不是用来看正常的报文，只要在筛选框中输入错误，即可筛选出错误报文，然后点击即可查看到错误帧的波形。如图2.7所示。

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GB/T27930规约测试

图2.7 CAN报文与波形同步观察界面

2.1.6 CANScope-StressZ模拟信号测试扩展板

CANScope-StressZ是配套CANScope-Pro专业版CAN总线分析仪的扩展板。如图2.8所示。

图2.8CANScope-StressZ模拟信号测试扩展板

CANStressZ内部集成了CAN总线压力测试模块和网络线缆分析模块。 ※压力测试模块包括模拟干扰（数字干扰在CANScope已标配），CAN-bus应用终端的工作状态模拟、错误模拟能力。可以在物理层上进行CAN总线短路、总线长度模拟、总线负载以及终端电阻匹配等多种测试，可以完整地评估出一个系统在信号干扰或失效的情况下是否仍能稳定可靠地工作。

※网络线缆分析模块具有无源二端网络的阻抗测量分析的能力。可以测试导线在不同频率下的匹配电阻、寄生电容、电感。标定导线在何种波特率下具备最佳的通讯效果。

两个模块联合使用可以帮助用户快速而准确地发现并定位错误，完成对节点的性能评估与验证，大大缩短开发周期，方便实现网络系统稳定性、可靠性、抗干扰测试和验证等复杂工作，是CAN-bus网络测试工程师的好帮手。

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GB/T27930规约测试 2.2 充电机与BMS通讯规约测试软件

CANScope的 “BMS充电机测试软件”，为致远电子与国网电科院合作研发的，对被测充电机或者电动汽车电池管理系统（BMS）进行符合GB/T27930-2011或者GB/T27930-2015协议的一致性测试软件。如图 2.9所示。

图 2.9 充电机与BMS规约测试软件

CANScope-Pro，CANScope-Standard，CANScope-Basic三个版本均可以应用这个软件。

2.3 CAN规约测试——监视测试

在此模式下，CANScope作为一台只听设备，监控充电双方的通信，如图 2.10所示。

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图 2.10 监控测试模式选择

监控测试启动后，界面中为四个充电过程的流程监控图，实时闪动目前进行的步骤。如果发生充电过程异常中断，可以自动提示目前中断的位置，便于查找问题原因。如图 2.11所示。并且用户可以在现场保存数据后，利用软件可以进行重播，以复现故障，便于解决问题。

图 2.11 监控测试细节

2.4 CAN规约测试——仿真测试

在这个模式下，CANScope模拟电动汽车BMS系统，对被测的充电机进行协议一致性测试，如图 2.12所示。

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图 2.12 模拟BMS对充电机仿真测试

在这个模式下，用户需要先填入需要模拟仿真的BMS系统的参数，比如目标地址、源地址、电池类型、整车动力电池额定容量、额定电压、单体电池最高充电电压、最高允许充电电流、标称总能量、最高允许充电总电压、最高允许充电温度、电压需求、电流需求、充电模式等。然后勾选要仿真的充电过程，点击开始即可开始测试。如图 2.13所示。

其中，正常流程测试为模拟正常的充电流程。而异常测试流程，则按照《电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通信协议一致性测试》中的测试用例，进行各种前置条件下的异常响应测试。

图 2.13 模拟BMS对充电机仿真测试细节

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GB/T27930规约测试本测试的异常测试对充电过程进行分支探测，检验被测充电机的程序是否充分考虑到各种异常情况，在各种流程分支（包括异常分支）中是否能作出正确的响应。

比如充电握手阶段中，CANScope会发送错误的报文，以检测被测充电机对错误的报文处理是否正确，是否会导致充电中断甚至充电机死机等情况。

2.5 CAN规约测试——稳定性测试

在充电过程中导致充电失败，主要是2点：

1. 充电机与BMS之间的CAN物理层链路层不兼容，导致许多错误帧，影响通讯的正常周期，导致超时和丢帧。比如采样点不统一，充电机波特率采样点为60%，而BMS波特率采样点为85%，就会有大量因为重同步失败，而导致的错误帧产生。

2. 伴随有强电磁场的干扰，对CAN总线通信的物理层有很大的影响，有被测设备因为没有具备良好的电磁兼容能力，而导致充电中断的现象。

所以稳定性测试主要是对充电机的物理层与链路层进行测试，如图 2.14所示。

图 2.14 物理链路层可靠性测试细节

本测试是按照ISO11898-1/2的标准，对CAN通讯的物理链路层进行标准化测试，以检验被测设备的信号完整性、抗干扰能力等可靠性指标。

比如总线短路测试，CANScope可以模拟短路20ms(可自定义)，然后检测被测设备能否在100ms内恢复，以此验证被测设备是否有错误处理恢复机制。

注意，稳定性测试中，对于测试设备有要求，不同的测试项目，需要不同的硬件。其中CANScope-basic无法进行稳定性测试。

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GB/T27930规约测试 2.6 测试方案的选型

表 2.2 CANScope规约测试方案型号

测试设备方案 CANScope-Pro加CANScope-StressZ CANScope-Pro CANScope-Standard CANScope-basic 全部全部全部全部全部全部部分部分（无干扰能力）无 179800 119800 89800 规约监控测试全部规约仿真测试全部稳定性测试全部价格 239800 产品应用笔记 ©2013 Guangzhou ZHIYUAN Electronics Stock Co., Ltd.

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GB/T27930规约测试 3. USBCAN方案

3.1 USBCAN-2E-U介绍

USBCAN-E(2E)-U是广州致远电子股份有限公司开发的新一代USB转CAN接口卡系列，USBCAN-E-U为单路CAN，USBCAN-2E-U为双路CAN。这个系列不但提升了通讯性能与电气可靠性，而且增加了丰富的应用功能。

USBCAN-E(2E)-U每个CAN通道都可以独立支持车载CAN-bus应用协议的解析，只要用户在CANtest软件中导入相关的DBC文件，即可实现应用层数据的解析。可用于车辆CAN协议解析、车辆测试维修、破解车辆CAN协议等，如图 3.1所示。

图 3.1 USBCAN-2E-U接口卡

3.2 充电桩与BMS通讯过程数据解析

1. 打开CANtest通用测试软件，选择USBCAN-2E-U接口卡，并且选定总线的波特率，点击确定并启动，启动CAN接口卡。如图 3.2所示；

图 3.2 打开CANtest软件初始化

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GB/T27930规约测试 2. 点击菜单快捷操作中的DBC解析按钮，进入DBC解析界面，如图 3.3所示；

图 3.3 打开DBC解析

3. DBC解析界面中，点击加载DBC，选择对应的DBC文件打开，加载充电桩与BMS专用J1939_BMS.dbc，如图 3.4所示。

图 3.4 加载DBC文件

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GB/T27930规约测试 4. 此时接收数据即可进行DBC解析，用户可以使用分类显示或者刷新显示查看。此时点击某个报文，下方解析框中将这帧包含的应用数据显示出来，如图 3.5所示。

图 3.5 DBC协议解析结果

3.3 简单稳定性测试

3.3.1 总线利用率

CANTest可以打开总线利用率的界面。可以实时监测目前总线的利用率与帧流量。可以调整刷新时间来调整显示速度。如图 3.6所示

图 3.6 总线利用率

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GB/T27930规约测试 3.3.2 错误信息显示点击

，打开错误信息显示界面，当对应CAN路发生错误时，则会打印出错

误信息（发送错误计数器与接收错误计数器值）、错误发生的时间。如图 3.7所示。

图 3.7 总线错误提示

3.4 用户二次开发

USBCAN-2E-U提供了供用户二次开发的函数库和例程，用户可以基于函数库进行对应的软件开发，

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GB/T27930规约测试 3.4.1 接口库函数使用流程

3.4.2 驱动的特色与工作原理

本函数库涵盖了广州致远电子生产的所有CAN接口卡设备。为了保证高效稳定工作。工作原理如下：

（1）接收采用驱动库自动中断，压入缓冲区的方式，保证不丢帧。用户只需要调用接收函数，从缓冲区中集中提取数据（可多帧提取），并且可以设置阻塞时间，避免无数据时线程死等。避免客户来操作中断，导致CAN卡丢帧、PC死机或者蓝屏。

（2）13万帧接收缓冲区。即调用接收函数后，即在内存中开辟13万帧缓冲区，即使客户不调用接收函数，也会自动接收并压入缓冲区，避免丢帧。

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GB/T27930规约测试发送返回实际成功的帧数。并且可以设置发送重试阻塞超时。默认是1.5秒-4秒。

（4）丰富的错误代码。资深用户可以通过调用查看状态与错误寄存器，获得目前CAN卡和CAN总线的状态。分析后，制定正确的通讯策略

（5）灵活的接口移植性。所有的致远电子CAN接口卡均使用同一套动态库，客户可以在不改变主体程序的情况下，只需修改设备类型和特殊设置，即可实现程序的移植。比如只要将设备类型从4改成16，即可很方便的将USBCAN-II的程序变成到PCI-9820I的程序。

（6）多平台兼容。强大的研发和维护团队，紧跟世界潮流，不但支持主流的32bit或者64bit的WIN2000、WINXP、WIN7、WIN8、WIN10等，还定制支持各种内核的LINUX系统VXWorks.

（7）丰富的例程。任何编程环境。只要您想得到的，我们就能提供。

3.5 测试方案的选型

表 3.1 USBCAN规约测试方案型号

测试设备方案 USBCAN-2E-U USBCAN-E-U CAN路数 2 1 二次开发支持支持协议解析支持支持简单稳定性测试支持支持价格 2200 1700

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