直流电源的 CAN 通信设置与实践

CAN 通信基础知识

CAN（Controller Area Network，控制器局域网）是一种广泛应用于高实时性分布式控制系统的串行通信协议，最早由德国Bosch公司于1983年开发，旨在解决传统多线束布线方式带来的复杂性与高成本问题。CAN 总线具备高可靠性、低成本、高效传输和灵活组网等特点，被广泛用于汽车电子、工业控制、机器人、航空航天、医疗设备及能源管理系统等领域。

在 CAN 总线网络中，每个 ECU（电子控制单元）作为一个节点，通过总线实现与其他节点的通信。下图展示了典型的 CAN 总线连接结构：

CAN 数据帧的结构如下图所示。在实际应用中，发送数据时需重点关注仲裁段、控制段及数据段。

仲裁段

EA 电源产品默认设有三个基础 ID（BASEID），位于数据帧的仲裁段，用于消息识别与仲裁：

■ 000h：用于写入对象，消息类型为Send_ Object

■ 001h：用于查询对象，消息类型为Query_ Object

■ 002h：用于读取对象，消息类型为Read_ Object

这些基础 ID 通常用于应答式通信。例如，使用000h可发送 “Normal Sending” 类指令，如开启远程控制、设置电压、启动输出等；而 001h 可用于查询电压等参数。

此外，还有用于循环读取和发送指令的基础 ID：

■ 100h系列：用于循环读取，如：

100h：读取状态

101h：读取实际值（电压、电流、功率等）

102h：读取设定值

■ 200h系列：用于循环发送，如：

200h：远程控制与输出控制

201h：设置电源设定值

202h：设置负载设定值

控制段

控制段中的 DLC（Data Length Code）用于指定数据字节数。例如，在设置远程开启时若数据部分为5字节，则 DLC 应设为5。某些 CAN 通信软件（如 PCAN-View）支持手动设置 DLC，如下表所示：

部分软件默认 DLC 为 8，即数据段为 8 字节。若实际数据不足 8 字节，则低位以 0 填充。

数据段

本文以 8 字节标准帧为例。不同基础 ID 对应的数据内容有所差异，但均表示对特定寄存器进行读写操作，具体方法将在 “实践” 部分展开。

二

硬件与连接准备

EA 双向直流电源及其它 EA 系列产品可通过选配 EA-IF-CAN 通信模块（型号：EA-IF-AB-CAN，订货号：35400111）接入 CAN 总线。该模块支持 CAN 2.0 A/B 标准，最高传输速率 1 Mbit/s，接口为 9 针 D-Sub 公头。

若要通过电脑对电源进行控制与监视，需额外配置USB-CAN通信模块，使电脑也成为CAN总线上的一个节点。若USB-CAN模块未内置120Ω终端电阻或未启用电阻开关，则需在EA电源的CAN设置中开启终端电阻。

三

软件准备

■ Windows系统：可选用PCAN-View、PCAN-Explorer或Vector公司的CANoe等软件。

■ Linux系统：可通过candump命令接收消息，cansend命令发送消息。

四

实践操作

在 Windows 环境下使用 PCAN-View 进行通信

安装驱动及软件后，在设备管理器确认硬件识别正常。

打开PCAN-View，点击菜单栏中的 “Client → Connect” 进行连接设置，之后通过 “Transmit → New Message” 编辑并发送CAN消息。

1. 写入单个寄存器（Write Single Register）

以 EA PSB 10080-120 2U 双向直流电源（80V, 120A, 3kW）为例，常见操作如下：

Message	DLC	Data	说明
000h	5	019201FF00	开启远程控制（0192为寄存器地址，FF00表示“开”）
000h	5	01F40123D7	设置电压为14V（01F4为寄存器地址，23D7为16进制电压值）
000h	5	01F50101C4	设置电源电流为1A（01F5为寄存器地址，01C4为电流值）
000h	5	01F30101C4	设置负载电流为1A（01F3为寄存器地址，01C4为电流值）
000h	5	019501FF00	打开电源输出（0195为寄存器地址，FF00表示“开”）
200h	6	02B5147B0000	设置电压与电流（02B5代表电压，147B代表电流）

以第一行命令为例，“01 92”对应的是远程控制的寄存器，“01”代表寄存器数量1，“FF 00”代表该寄存器的值：“开”。

电压值的换算公式如下：

Voltage_hex = voltage_value × 52428 / nominal_voltage

以14V为例：

14 × 52428 / 80 = 9175（十进制）→ 转十六进制为23D7。

2. 写入多个寄存器

（Write Multiple Registers, WMR）

该操作常用于函数发生器设置，例如设置一个时长为6秒、幅值为10V的任意波形：

Message	DLC	Data	Description
000h	5	019201FF00	远程控制开启，01 92为寄存器地址。
000h	5	035301FF00	激活函数发生器任意波，选择电压设置
000h	8	03 84 10 FF 00 00 00 00	设置序列1的交流初始值为00 00 00 00
000h	8	03 84 10 FE 00 00 00 00	设置序列1的交流结束值为00 00 00 00
000h	8	03 84 10 FD 00 00 00 00	设置序列1的交流初始频率值为00 00 00 00
000h	8	03 84 10 FC 00 00 00 00	设置序列1的交流结束频率值为00 00 00 00
000h	8	03 84 10 FB 00 00 00 00	设置序列1的交流相位角值为00 00 00 00
000h	8	03 84 10 FA 41 20 00 00	设置序列1的直流初始值为41 20 00 00
000h	8	03 84 10 F9 41 20 00 00	设置序列1的直流结束值为41 20 00 00
000h	8	03 84 10 F8 4A B7 1B 00	设置序列1的直流结束值为4A B7 1B 00
000h	5	035B010001	设置初始序列为序列1
000h	5	035C010001	设置结束序列为序列1
000h	5	035D010005	设置循环5次
000h	5	035E01FF00	提交序列设置
000h	5	01F501CCCC	设置电流限制值，此处CC CC为额定值
000h	5	01F601CCCC	设置功率限制值，此处CC CC为额定值
000h	5	035201FF00	运行该任意波

由于函数发生器中任意波的每一个序列设置，需要 32 个字节，放置在 16 个寄存器中，也就是每个寄存器容纳 2 个字节。实际在通过 CAN 标准帧对寄存器设置时，每个标准帧（8 个字节）的后 4 个字节或字符（表格红色字体），即为序列设置值，因此需要发送 8 个标准帧。具体帧的结构如下：

详解：以表格中“03 84 10 FA 41 20 00 00”为例。“03 84” （10进制为900）是起始寄存器（Start reg.），通过该寄存器，可以对函数发生器中任意波的序列1进行设置。如要设置序列2, 则起始寄存器为 0x0394，也就是增加0x10个，对应10进制数，就是16个。

因设置值需要16个寄存器存放，Nr. of regs to write 也就是 0x10。

在 CAN 总线上，无法保证按照发送顺序接收，因此引入一个标记 Marker 字节来解决此问题。

将一个超过4字节的信息，比如32字节的信息，分成8次发送，需要为每一个CAN标准帧做标记（Mark），按照倒序排列，第一个帧标记为FF，第八个帧为F8。这样在接收方收到这些帧后，能正确按照排序组装。举例中的标记Marker为 “FA” ，表示第六。

设置值需符合 IEEE754 浮点数格式，可使用在线工具

（如https://www.h-schmidt.net /FloatConverter /IEEE754.html）进行转换，或通过Python代码实现：

coding=utf-8

import struct

def float_to_hex():

try:

# 提示用户输入一个浮点数

float_value = float(input("请输入一个浮点数:"))

# 将浮点数转换为IEEE 754的32位十六进制表示

hex_representation = struct.pack('>f', float_value).hex().upper()

# 输出大写十六进制字符串

print ("对应的十六进制表示是: 0x" + hex_representation)

except ValueError:

print("输入无效，请输入一个有效的浮点数。")

if __name__ == "__main__":

float_to_hex()

3. 使用 PCAN-Explorer 导入 DBC 文件

PCAN-Explorer支持导入DBC文件，可更直观地解析与发送消息。用户可在项目视图中导入为特定型号（如PSB 10080-120 2U）预定义的DBC文件，提升配置效率。

在 Linux 环境下进行 CAN 通信

首先设置CAN总线波特率：

sudo ip link set CAN0 up type can bitrate 500000

接收总线数据：

candump CAN0

示例输出：

CAN0 101 [6] 23 D4 00 46 00 26

CAN0 101 [6] 23 D6 00 48 00 26

…

发送控制指令：

cansend CAN0 000#019201FF00 # 远程打开

cansend CAN0 000#01F40123D7 # 设置电压为14V

cansend CAN0 000#01F50101C4 # 设置电流为1A

cansend CAN0 000#019501FF00 # 打开输出

｜结语｜

通过上述设置与操作，用户可顺利将EA双向直流电源集成到CAN网络中，实现灵活的远程控制与实时监控。合理运用CAN通信功能，将显著提升测试自动化程度与系统集成效率。