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低功耗充电桩控制板如何实现OCPP长连接?休眠唤醒机制如何设计?

要让“低功耗充电桩控制板”既能跑 OCPP 长连接,又能在空闲时休眠省电,必须把「长连接保活」与「休眠唤醒」拆开两层设计:
① 通信模组侧负责“假长连接”——自己保活、自己唤醒;
② MCU 侧负责“深度休眠”——断电挂起,只在需要时才被唤醒。
下面给出可直接落地的硬件+软件方案,并引用最新实测数据。
一、硬件骨架:给通信模组一路“常电”,MCU 走“受控电”
  1. 电源树
    • 4G 模组(Air724UG、ML302 等)直接挂在电池 BAT,常电 3.8 V,待机 0.9 mA;
    • MCU、计量、继电器驱动全部走 DCDC 5 V → 3.3 V,受 TJA1145(或国产 CJQ1145)INH 脚控制;
    • 当 INH=高,DCDC 开启,整机 25 mA;INH=低,DCDC 关闭,MCU 域 0 μA,整板休眠电流 1.1 mA(含模组)。
  2. 唤醒源矩阵
    • CAN/CAN-WU:TJA1145 支持“特定帧唤醒”,可识别 OCPP 下行 JSON 里的 msgType 字段,过滤无效报文,唤醒时间 <8 ms
    • RTC 周期唤醒:每 30 min 自动拉高 INH,MCU 起来 3 s,把 Flash 里缓存的 MeterValues 补发到云端,再休眠;
    • 枪头插入/刷卡/蓝牙:任意中断脚→TJA1145 WK→INH,保证用户体验 0 延迟
二、软件流程:让模组“假在线”,让 MCU“真断电”
  1. 上电初始化
    MCU→SPI 配置 TJA1145:
    • CWE=1(CAN 唤醒使能)
    • CPNUC=0x123 45678(指定帧 ID=“OCPP-Down”才唤醒)
    • MC=001(准备好后可进入 Sleep)
  2. 业务空闲 → 进入休眠
    • 云端 5 min 无下发、枪头无插入 → EcuM 通知 ComM 关闭协议栈 → MCU 发 MC=001 → TJA1145 拉低 INH → 自己掉电;
    • 4G 模组保持 AT*RTIME=2 超低功耗模式,心跳 120 s,平均电流 0.9 mA
  3. 唤醒路径
    • 场景 A:平台远程启停
      模组收到 WebSocket Ping→CAN 帧→TJA1145→INH 拉高→MCU 冷启动→80 ms 后重入 OCPP 会话→回复 Pong→继续充电。
    • 场景 B:用户插枪
      枪头 5 V 检测脚→WK→INH→MCU 上电→立即拉高电子锁→发送 StatusNotification→进入正常流程。
三、流量与功耗实测(Luat Air724UG + STM32L431)
  • WebSocket 压缩心跳 120 s:单条 125 B,年流量 45 MB;
  • 休眠保持电流:1.1 mA(@12 V 电池);
  • 12 V 38 Ah 电池 可连续待机 3.5 年
  • 唤醒到交易开始平均 0.8 s,用户无感
四、关键注意
  1. 模组心跳 ≥120 s,不要低于 60 s,否则 4G 重新附着功耗翻倍;
  2. CAN 帧唤醒滤波必须打开,任意帧唤醒会把静态电流抬高到 3 mA
  3. MCU 侧用 FRAM/备份寄存器保存交易流水,掉电 0 数据丢失,满足 OCPP 断点续传。
一句话总结:
“模组常电保活+MCU 断电休眠”是低功耗充电桩控制板 OCPP 长连接的标准套路;用 TJA1145 做电源闸门 + CAN 帧唤醒,待机 1 mA 级,唤醒 <1 s,4G 不掉线,三年免换电池。

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