SAEJ1939教学

SAEJ1939协议2大纲SAEJ1939概述物理层（SAEJ1939-11）数据链路层(SAEJ1939-21)网络层(SAEJ1939-31)应用层（SAEJ1939-71）故障诊断（SAEJ1939-73)网络管理层(SAEJ1939-81)应用实例3SAEJ1939协议概述SAEJ1939协议：是由美国汽车工程师协会（SAE）制定的主要针对商用车的CAN总线通讯协议基础:CAN2.0B协议对象：客车和载重货车；船舶、农业机械等非路面设备4SAEJ1939协议文档结构SAEJ1939SAEJ1939/01SAEJ1939/02SAEJ1939/05SAEJ1939/11SAEJ1939/13SAEJ1939/15SAEJ1939/21SAEJ1939/31SAEJ1939/71SAEJ1939/73SAEJ1939/74SAEJ1939/75SAEJ1939/81SAEJ1939/82车辆网络串行通信的控制总标准卡车及客车等路面控制及信息网络农业设备等非路面控制及信息网络发动机故障诊断方面的应用物理层，250K比特/秒，屏蔽双绞线物理层，非车载诊断连接器物理层，250K比特/秒，非屏蔽双绞线数据链路层网络层车辆应用层诊断应用层应用层信息配置应用层设置及工业化网络管理层相容性-卡车和客车Revised2007-10-9Issued2000-09-1Issued2006-08-23Issued2008-2-21Revised2006-9-18Revised2004-3-11Revised2008-8-21Revised2006-12-22Revised2004-4-2Revised2008-1-28Revised2006-9-8Revised2006-11-21Revised2007-06-21Revised2003-5-8Issued2008-8-115CAN的发展概况20世纪80年代，Bosch的工程人员开始研究用于汽车的串行总线系统1986年，Bosch在SAE（汽车工程师协会）大会上提出了CAN1987年，INTEL就推出了第一片CAN控制芯片—82526；随后Philips半导体推出了82C200。1991年9月BOSCH公司发布了CAN技术规范2.0，该技术规范包括A和B两部分。1993年，CAN的国际标准ISO11898公布1994年，美国SAE以CAN2.0B通信协议为基础，制定了面向客车和载重货车的CAN网络通信协议SAEJ19396CAN与SAEJ1939的关系安全性ABS线束增多减少线束社会发展经济性电喷可靠性下降电子技术提高信号利用率网络技术CANSAEJ1939舒适性主动悬架故障检测难诊断7SAEJ1939与OSI模型的关系+CAN2.0BOSISAEJ1939与OSI七层模型对应的SAEJ1939协议分层模型OSI模型：即开放式通信系统互联参考模型(OpenSystemInterconnection)，是国际标准化组织(ISO)1984年提出的一个网络互连模型，分七层功用：提供一个标准的规范，对应各层功能来制定协议8大纲SAEJ1939概述物理层（SAEJ1939-11）数据链路层(SAEJ1939-21)网络层(SAEJ1939-31)应用层（SAEJ1939-71）故障诊断（SAEJ1939-73)网络管理层(SAEJ1939-81)应用实例9物理层（PhysicalLayer）物理层主要定义电气接口和物理介质，实现网络中电控单元（ECU）之间的电连接机械特性—指明接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等等电气特性—指明在接口电缆的各条线上出现的电压范围功能特性—指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义实现方式：由半导体厂家以及其他元器件生产厂家提供器件来实现。10物理层基本要求以J1939/11为例物理介质为特征阻抗120Ω的屏蔽双绞线传输速率为250kbit/s差动电压方式传输信号终端电阻为120Ω最大传输线长度为40M考虑到总线上的电气负担，同一网络内最多ECU数目为30个速率kbps距离m100040500130250270125530100620501300203300106700510000CAN总线上两个节点间的最大距离11物理层的几个概念高电平传输线：CAN_H（黄）低电平传输线：CAN_L（绿）屏蔽线：CAN_SHLD差动电压：VdiffVdiff=VCAN_HVCAN_L总线电平：隐性(1)和显性(0)VCAN_HVCAN_LVdiff12物理层的几个概念内部电阻内部电容差动内部电阻差动内部电容13物理层的几个概念位时间tB：一比特的持续时间，本标准对应于250kbit/s位时间是4μs标准位时间同步段传播段相位缓冲段1相位缓冲段2采样点同步段：同步总线上的不同ECU传播段：补偿网络中由于总线传播时间和ECU内部延迟时间造成的物理延迟时间相位缓冲段：补偿边沿的相位误差采样点：指读取并解释总线上各位值的一个时间点14物理层－电气特性与总线断开的ECU的交流参数参数位时间内部延迟时间内部电容值差动内部电容值可用时间信号上升下降时间符号tBtECUCinCofftavailtrtf最小值3.9980.0002.5200额定值4.0005025最大值4.0020.910050500单位μsμspFμsns条件250kbit∕s250kbit/s，CAN_H和CAN_L相对于地40米的总线长度40米的总线长度从信号的10％到90％处测得从总线上断开的ECU的VCAN_H和VCAN_L的限制参数最大电压最大电压符号VCAN_HVCAN_LVCAN_HVCAN_L最小值-3.0-3.0-3.0-3.0额定值最大值16.016.032.032.0单位VVVV条件额定电池电压12V额定电池电压24V15物理层－电气特性从总线上断开的ECU的隐性状态的直流参数—隐性状态参数总线电压输出特性差动电压输出特性差动内部电阻内部电阻差动电压输入范围符号VCAN_HVCAN_LVdiffRdiffRinVdiff最小值2.02.0-1200105-1.0额定值2.52.5最大值3.03.050100150.5单位VVmVkΩkΩV条件无负载无负载无负载无负载从总线上断开的ECU的显性状态的直流参数—显性状态参数总线电压输出特性差动电压输出特性差动电压输入范围符号VCAN_HVCAN_LVdiffVdiff最小值3.00.01.51.0额定值3.51.52.0最大值5.02.03.05.0单位VVVV条件16物理层－电气特性所有ECU连接在总线上时表示隐性状态的总线电压参数-隐形状态参数总线电压总线差动电压符号VCAN_LVdiff最小值0.1-400额定值2.50最大值4.512单位VmV条件所有ECU连接在总线上时表示显性状态的总线电压参数-显性状态参数总线电压总线差动电压符号VCAN_HVCAN_LVdiff最小值2.01.2额定值3.51.52.0最大值7.03.05.0单位VVVV条件17物理层－电气特性电气特性主要为IC生产商生产CAN收发器等器件提供技术要求，并提供了检验方法。从SAEJ1939应用的角度讲，不必过于关心物理层的这些电气规范，只要选择了合适的CAN收发器等硬件部件，以上规范就可以得到满足。18屏蔽双绞线电缆的技术要求参数阻抗单位电阻单位线延迟单位电容符号ZrbrpCbCs最小值108000额定值120255.04070最大值1325075110单位ΩmΩ/mns/mpF/mpF/m条件在20℃时测得(1)67％两导线间导线对屏蔽电缆尺寸0.5mm2的导线ac0.508mm2绝缘直径电缆直径0.8mm2的导线绝缘线直径dcidcacdci2.236.00.7602.53.058.53.5mm19终端电阻与连线拓扑终端电阻（110Ω‾130Ω，一般选120Ω）减小电信号反射Ⅰ型ECUⅡ型ECU(必须作标记！)020接线网络布局及参数参数总线长度电缆短线长度节点距离符号LSd最小值000.1额定值最大值40140单位mmm条件不包括电缆短截线从RL起的最小距离d0mRL不位于ECU之内21屏蔽线接地规范基本要求：屏蔽线不能断线，且只能在一点接地接地点推荐的选择次序：（1）连接到最小的电子噪声点处；（2）使用阻抗尽可能低的连接；（3）采用与网络中心最近的连接点接地。总线上的每个节点也都应提供一个供选择的接地屏蔽点。CAN_SHLD导线的连接器应通过串联的电阻和电容达到最佳的接地效果。推荐值为R＝1Ω及C＝0.68μF。22连接器规范对于屏蔽双绞线的连接需要专用的连接器，保证屏蔽不断线；分为A类和B类两类连接器，可组合成多种接头。23“短截线连接器”（针状连接器）的尺寸（A类）注：塑料额定温度为-55℃到+125℃，针头是镀金铜的24“直通连接器”（孔状连接器）尺寸（B类）注：塑料额定温度为-55℃到+125℃，针头是镀金铜的f25连接器电气参数参数符号最小值额定值最大值单位条件电压VCAN_HVCAN_L1632VV电流峰值电流特性阻抗IIpZC01002512080500140mAmAΩ传输频率25MHz接触电阻RT10mΩ26小结1.SAEJ1939协议对物理层的基本要求2.终端电阻要求与连线拓扑3.接线网络布局与参数4.屏蔽线接地要求5.传输电缆技术要求6.连接器技术规范与类型27大纲SAEJ1939概述物理层（SAEJ1939-11）数据链路层(SAEJ1939-21)网络层(SAEJ1939-31)应用层（SAEJ1939-71）故障诊断（SAEJ1939-73)网络管理层(SAEJ1939-81)应用实例28数据链路层（DataLinkLayer）数据链路层：为物理连接之间提供可靠的数据传输。包括发送CAN数据帧所必需的同步、顺序控制、出错控制和流控制。实现方式：主要通过IC厂家提供的CAN控制器来实现。29几个基本概念※帧（Frame）:组成一个完整信息的一系列有序的数据位。帧又被划分成几个域，每个域包括了预定义类型的数据。※CAN数据帧（CANDataFrame）:组成CAN协议帧所必需的有序位域，以帧起始（SOF）开始以帧结束（EOF）结尾。※标准帧（StandardFrame）:CAN2.0A规范中定义的使用11位标识符的CAN数据帧。※扩展帧（ExtendedFrame）:CAN2.0B规范中定义的使用29位标志符的CAN数据帧。30几个基本概念※报文（Message）:指一个或多个具有相同参数组编号的CAN数据帧。※包（Packet）:一个单一的CAN数据帧就是一个包。当一条报文包含参数组的数据长度小于等于８个字节时，这样的报文也称为包。※多包报文（MultipacketMessages）:当具有相同参数组编号的所有数据需要使用多个CAN数据帧来传输时使用的一种J1939报文。每个CAN数据帧拥有相同的标识符，但在每个包中数据不同。31CAN标准帧与扩展帧格式CAN数据帧组成:帧起始（SOF）、仲裁域、控制域、数据域、循环冗余校验域（CRC）、应答域（ACK）、帧结束（EOF）。32协议数据单元（PDU）协议数据单元由七部分组成，分别是优先级，保留位，数据页，PDU格式，PDU特定域（可作为目标地址、组扩展或专用），源地址和数据域。PDU被封装在一个或多个CAN数据帧中，通过物理介质传送到其他网络设备。每个CAN数据帧只能有一个PDU。PDUPGN域位优先权P3扩展数据页EDP1数据页DP1PDU格式PF8PDU特定域PS8源地址SA8数据域DATA8字节（64）29位标识符33协议数据单元（PDU）※优先级（P）这三位仅在总线传输中用来优化报文延迟，接受者对其忽略。报文优先级可从最高0（0002）设置到最低7（1112）。所有控制报文的缺省优先级是3（0112）。其他所有报文、专用、请求和ACK报文的缺省优先级是6（1102）。当定义新的参数组编号，或总线上通信量变化时，优先级可以升高或降低。当报文被添加到应用层，