汽車CANBUS總線通訊協(xié)議SAEJ1939教程（可編輯）

1、汽車can-bus總線通訊協(xié)議-saej1939教程 95 診斷報文dm1 96 指示燈 sae j1939規(guī)定的與診斷故障代碼相關(guān)的指示燈共4 個分別是故障指示燈紅色停止燈琥珀色警告燈 和保護燈 故障指示燈 只用于傳達排放相關(guān)的故障代碼信息當(dāng)有一個排放相關(guān)的故障代 碼處于激活狀態(tài)時才被點亮 紅色停止燈 用于傳達整車出現(xiàn)嚴重故障必須停車檢修的故障代碼信息 琥珀色警告燈 用于傳達車輛系統(tǒng)出現(xiàn)問題但不須立即停車檢修的故障代碼信息 保護燈 用于傳達一種代碼信息提示車輛系統(tǒng)出現(xiàn)問題且極有可能不是相 關(guān)電路子系統(tǒng)引起的故障例如發(fā)動機冷卻液的溫度超出了它的規(guī)定 溫度范圍 97 故障模式標(biāo)識符fmi 區(qū)域a

2、為電子模塊所識別的總的信號輸入范圍 區(qū)域b由程序定義的實際上可能的總的信號范圍即信號在運行中可能的物理范圍 區(qū)域c信號在既定條件下的正常范圍 區(qū)域d在既定條件下實測認定的最嚴重的超低范圍 區(qū)域e在既定條件下實測認定的最嚴重的超高范圍 區(qū)域f低于已知系統(tǒng)實際可能范圍顯示為與低壓源短路 區(qū)域g高于已知系統(tǒng)實際可能范圍顯示為與高壓源短路 區(qū)域h在既定條件下實測認定的輕度的超低范圍 區(qū)域i在既定條件下實測認定的輕度的超高范圍 區(qū)域j在既定條件下實測認定的中度的超低范圍 區(qū)域k在既定條件下實測認定的中度的超高范圍 98 故障模式標(biāo)識符fmi fmi 0數(shù)據(jù)有效但超出了正常操作的范圍最嚴重水平 fmi 1

3、數(shù)據(jù)有效但低于正常操作的范圍最嚴重水平 fmi 2數(shù)據(jù)不穩(wěn)定斷斷續(xù)續(xù)的或者不正確 fmi 3電壓高于正常值或者與高端短路 fmi 4電壓低于正常值或者與低端短路 fmi 5電流低于正常值或斷路 fmi 6電流高于正常值或電路接地 fmi 7機械系統(tǒng)不響應(yīng)或者無法調(diào)節(jié) fmi 8非正常的頻率或脈沖寬度或是周期 fmi 9非正常的更新速度 fmi 10非正常的速度或變化 fmi 11引起故障的原因未知 fmi 12壞的智能裝置或部件 fmi 13超出標(biāo)定范圍 99 故障模式標(biāo)識符fmi fmi 14特殊指令 fmi 15數(shù)據(jù)有效但高于正常操作范圍最不嚴重水平 fmi 16數(shù)據(jù)有效但高于正常操作范圍

4、中等嚴重水平 fmi 17數(shù)據(jù)有效但低于正常操作范圍最不嚴重水平 fmi 18數(shù)據(jù)有效但低于正常操作范圍中等嚴重水平 fmi 19錯誤地接收到的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù) fmi 20數(shù)據(jù)向高漂移 fmi 21數(shù)據(jù)向低漂移 fmi 22 到30預(yù)留由sae 賦值 fmi 31未知或條件存在 63 小結(jié) 1 網(wǎng)絡(luò)層的功能 2 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)電控單元niecu的種類及功能 3 典型的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu) 64 大綱 sae j1939概述 物理層sae j1939-11 數(shù)據(jù)鏈路層 sae j1939-21 網(wǎng)絡(luò)層 sae j1939-31 應(yīng)用層sae j1939-71 故障診斷sae j1939-73 網(wǎng)絡(luò)管理層 sae j

5、1939-81 應(yīng)用實例 65 應(yīng)用層vehicle application layer 應(yīng)用層為應(yīng)用過程訪問osi 環(huán)境提供了一種方法包括支 持應(yīng)用的管理功能和通用的機制它以pgn和spn的方式具 體規(guī)定了車輛使用的每個參數(shù)的數(shù)據(jù)長度數(shù)據(jù)類型分辨 率和數(shù)據(jù)范圍等 應(yīng)用層報文使用pgn作為一組參數(shù)的標(biāo)號一組參數(shù)稱 為參數(shù)組pgpgn是其唯一的標(biāo)識號參數(shù)組內(nèi)有一 個或多個具體的參數(shù)每個具體參數(shù)都有一個唯一的標(biāo)號 稱為懷疑參數(shù)編號即spn pdu pgn 域 位 優(yōu)先權(quán) p 3 擴展數(shù) 據(jù)頁 edp 1 數(shù)據(jù)頁 dp 1 pdu格式 pf 8 pdu特定域 ps 8 源地址 sa 8 數(shù)據(jù)域 da

6、ta 8字節(jié)64 29位標(biāo)識符 66 參數(shù)組pg與分組原則 pgparameter group 參數(shù)組 在一報文中傳送參數(shù)的集合包括參數(shù)類型和數(shù)據(jù)等與源地址無 關(guān)可以從任何源地址發(fā)送任意的參數(shù)組 參數(shù)用來描述某一個具體物理量可分為連續(xù)型參數(shù)和離散參數(shù) 參數(shù)組定義的原則 按照參數(shù)的功能分組而不是按照參數(shù)的類型分組 按照參數(shù)的刷新頻率分組 按照參數(shù)所屬的子系統(tǒng) 一個參數(shù)組需定義以下屬性 刷新周期頻率 數(shù)據(jù)長度 參數(shù)組編號 缺省優(yōu)先級 參數(shù)表 67 參數(shù)組編號pgn pgnparameter group number參數(shù)組編號 參數(shù)組編號唯一標(biāo)識一個參數(shù)組在通訊過程中起到索引的作用 表征報文的內(nèi)容和

7、用途確定報文的類型和傳播數(shù)據(jù)需要的幀數(shù)目 參數(shù)組的總數(shù)目240 162562 8672 其中對pdu1有用的參數(shù)組 2402 480 對pdu2有用的參數(shù)組 16256 2 8192 r 0 dp 0 pf 1111 0000 ps 0000 0000 68 連續(xù)型參數(shù)與slot 連續(xù)型參數(shù)需要定義以下屬性 數(shù)據(jù)長度位數(shù)或字節(jié)數(shù) 分辨率1個量綱的參數(shù)值表示的實際值的大小和單位 參數(shù)的有效值范圍 偏移量 參數(shù)類型測量參數(shù)或狀態(tài)參數(shù) 參數(shù)的實際數(shù)值 偏移量分辨率參數(shù)值 參數(shù)數(shù)值范圍的規(guī)定 對于連續(xù)性參數(shù)一般用1個字節(jié)2個字節(jié)或4個 字節(jié)來描述并非這些字節(jié)表示的所有數(shù)值都是有效 的一般滿足下表表1的

8、約定 69 連續(xù)型參數(shù)與slot 70 連續(xù)型參數(shù)與slot 已有的連續(xù)型參數(shù)和未來需要新增的連續(xù)型參數(shù)推薦 使用slot比例scaling界限limit偏移量offset 和傳送 transfer 功能進行定義這樣可以在給定的參數(shù)類型溫 度壓力速度等中盡量保持數(shù)據(jù)的一致性每個slot 提供了適合給定類型中的大部分參數(shù)的數(shù)值范圍和分辨率 若需要可用不同的比例因子或偏移量 偏移量一般根據(jù)以下兩點進行恰當(dāng)?shù)倪x擇 a 偏移量 0或者 b 偏移量 50等于數(shù)值范圍 71 連續(xù)型參數(shù)與slot slot的例子 名為saeac02的slot其slot識別號為140定義了以一個字節(jié)描 述的加速度的有效值范圍

9、單位偏移量等信息1個字節(jié)的有效范圍是 0250可見該slot的分辨率為 01ms2 bit 實際的加速度值為-125參數(shù)值01單位為ms2 72 離散型參數(shù) 離散型參數(shù) 一般用24位表示 測量型離散參數(shù)一般用來表示某功能模塊的狀態(tài)比如起停狀態(tài)工作模式狀態(tài) 狀態(tài)型離散參數(shù)一般用來下達某個指令比如命令電機的起停工作模式的切換 包括兩種類型測量型離散參數(shù)和狀態(tài)型離散參數(shù) 測量型離散參數(shù)表示通過測量和觀測得到的狀況如發(fā)動機目前是否點火 巡航控制目前是否激活等 狀態(tài)型離散參數(shù)表示通過采取行動改變具有多態(tài)信號的某一種狀態(tài)或發(fā)出 命令改變狀態(tài)如發(fā)動機制動使能巡航控制激活關(guān)閉等 73 離散型參數(shù) 離散型參數(shù)推

10、薦的定義方法舉例 測量型離散參數(shù)數(shù)值定義表 狀態(tài)型離散參數(shù)數(shù)值定義表 數(shù)值意義 已關(guān)閉 已啟動 指示錯誤 不可用或不存在 數(shù)值 00 01 10 11 數(shù)值意義 命令關(guān)閉 命令啟動 保留 忽略 數(shù)值 00 01 10 11 74 pgn和spn實例 pgn65213的例子 注意本pgn有8個字節(jié)的數(shù)據(jù)但只使用了三個半字 節(jié)其余位應(yīng)該填充1補齊 75 pgn和spn實例 假設(shè)風(fēng)扇需求轉(zhuǎn)速為40該spn標(biāo)識的參數(shù)的物理 量為40該字節(jié)的值應(yīng)為 40 04 100 0110 01002 76 pgn和spn實例 77 pgn和spn實例 假設(shè)當(dāng)前的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速為1500rpm該spn標(biāo)識的參數(shù)的 物理量

11、為1500rpm該字節(jié)的值應(yīng)為 15000125 12000 0010 1110 1110 00002 78 pgn和spn實例 假設(shè)某ecu的地址為156向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送pgn65213參數(shù) 如下風(fēng)扇需求轉(zhuǎn)速為40當(dāng)前風(fēng)扇因油溫過高而運轉(zhuǎn) 當(dāng)前風(fēng)扇轉(zhuǎn)速為1500rpm請?zhí)顚懓l(fā)送此報文的完整pdu edp 0 dp 0 pf 111111102 ps 101111012 byte1 011001002 byte2 111100112 byte3 111000002 byte4 001011102 byte5 111111112 byte6 111111112 byte7 111111112 byte

12、8 111111112 79 大綱 sae j1939概述 物理層sae j1939-11 數(shù)據(jù)鏈路層 sae j1939-21 網(wǎng)絡(luò)層 sae j1939-31 應(yīng)用層sae j1939-71 故障診斷sae j1939-73 網(wǎng)絡(luò)管理層 sae j1939-81 應(yīng)用實例 80 故障診斷diagnostics sae j193973協(xié)議通過定義一組診斷報文dmx實現(xiàn) 對sae j1939網(wǎng)絡(luò)的診斷同時提供安全機制以及與診斷儀 的連接機制等 隨著排放要求越來越嚴格針對排放的obd需求日增 sae j193973故障診斷協(xié)議也迅速發(fā)展其目的之一就是要 盡量滿足各種obd的要求 81 幾個重要的

13、術(shù)語和定義 激活 active 顯示故障當(dāng)前正在發(fā)生的一種狀態(tài)激活主導(dǎo)先前激活一個故障不可 能同時處于這兩種狀態(tài) 廣播 broadcast 不必請求即可按標(biāo)準定期發(fā)送的報文某些情況下廣播可能會正常中 斷被請求后可繼續(xù)發(fā)送直到被請求關(guān)閉 標(biāo)定 calibration 安裝在一個控制模塊中的軟件包括可執(zhí)行代碼和標(biāo)定數(shù)據(jù) 持續(xù)監(jiān)視系統(tǒng) continuously monitored systems 持續(xù)監(jiān)視系統(tǒng)大約每秒監(jiān)視兩次注意有些持續(xù)監(jiān)視器可能要求在許多 條件成立的前提下監(jiān)視才能執(zhí)行 82 幾個重要的術(shù)語和定義 診斷故障代碼dtc diagnostic trouble code 一種用以識別故障類

14、型相關(guān)故障模式以及它的發(fā)生次數(shù)的4 字節(jié)數(shù)值 停幀 freeze frame 診斷故障代碼發(fā)生時截取的一部分運行參數(shù) 關(guān)鍵字 key 基于一個種子的一系列數(shù)學(xué)操作的結(jié)果測試工具將其發(fā)送至待測設(shè) 備用來獲取操作許可 故障指示燈mil malfunction indicator lamp 用以報告與排放相關(guān)故障代碼的發(fā)生非排放相關(guān)的故障代碼的發(fā)生不 會點亮故障指示燈 83 幾個重要的術(shù)語和定義 內(nèi)存存取 memory access 定義了一系列指令測試工具用來對一個有或沒有數(shù)據(jù)安全措施的設(shè)備進 行操作如讀寫內(nèi)存或存儲空間 非持續(xù)監(jiān)視系統(tǒng) non-continuously monitored sys

15、tems 系統(tǒng)監(jiān)視一個歷程只運行一次歷程在文中的含義由obd定義應(yīng)注意 并非每個歷程都執(zhí)行監(jiān)視例如低溫啟動輔助監(jiān)視只有當(dāng)環(huán)境溫度低于10 50時才可能運行 口令 password 一個數(shù)測試工具和待測設(shè)備均可以經(jīng)過簡單數(shù)學(xué)運算得到一個結(jié)果 并將這一結(jié)果與其預(yù)知的特征值進行比較通常當(dāng)兩者相等時便可通過認證 84 幾個重要的術(shù)語和定義 對象 object 有內(nèi)存和或空間的一些實體 指針 pointer 一種編碼用來標(biāo)識可進行內(nèi)存讀寫操作的待測設(shè)備類型有內(nèi)存直 接尋址定向空間尋址 端口 port 從一個控制模塊到一條指定的通信鏈路的物理連接點 先前激活 previously active 指示故障已

16、經(jīng)發(fā)生但當(dāng)前并沒有發(fā)生的一種狀態(tài)一個故障不能同時處于 激活和先前激活兩種狀態(tài) 85 幾個重要的術(shù)語和定義 準備就緒代碼 readiness code 當(dāng)所有排放相關(guān)的故障診斷都已執(zhí)行完畢時才被設(shè)置的代碼在聯(lián)邦 排放認證測試程序的低溫部分完成之前該準備就緒代碼被發(fā)送檢測設(shè)備 會詢問控制模塊確認準備就緒代碼的狀態(tài)若該代碼已被設(shè)置好了則該 控制模塊已經(jīng)進行過所有排放相關(guān)的診斷測試 例如當(dāng)發(fā)動機起動時在對進氣歧管壓力的變化范圍作診斷測試時可 能會要求速度和扭矩超出怠速工況條件運行因此當(dāng)系統(tǒng)消除了這個故障 代碼然后重新啟動發(fā)動機那么直到進氣歧管壓力的變化范圍測試完成 時該準備就緒代碼才被設(shè)置不止是進氣歧

17、管壓力的測試其它測試也希 望在準備就緒代碼發(fā)送之前執(zhí)行每當(dāng)車輛熄火的時候準備就緒代碼的狀 態(tài)設(shè)置為未準備好 種子 seed 設(shè)備所設(shè)定的一個號碼發(fā)送至測試工具用來驗證測試工具是否有 權(quán)對該設(shè)備進行操作 86 幾個重要的術(shù)語和定義 空間 space 包含對象集合的一個存儲區(qū)域 使用者級別 user_level 工具對設(shè)備所發(fā)送的一個號碼同時發(fā)送一個初始請求用來通知待測設(shè) 備測試工具所希望獲得的操作權(quán)限級別 合理性 rationality 合理性是驗證輸入部件與已知整車運行參數(shù)的符合性盡管該輸入?yún)?數(shù)在物理層上可能仍在量程范圍之內(nèi) 87 診斷故障代碼dtc 診斷故障代碼dtc由4 個獨立域構(gòu)成這4

18、 個部分是 a 可疑參數(shù)的編號 spn b 故障模式標(biāo)志 fmi c 發(fā)生次數(shù) oc d 可疑參數(shù)編號的轉(zhuǎn)化方式 cm 19位 5位 7位 1 位 88 故障診斷的性能要求 a 安全性 定義了使用串行數(shù)據(jù)鏈接的安全方案使工業(yè)標(biāo)準測試工具能在維修服務(wù)程 序中完成必需的任務(wù)包括操作診斷指令存取車輛配置信息重新標(biāo)定控制模 塊等 b 連接器 測試工具可以通過連接器接入整車網(wǎng)絡(luò)連接器定義見 sae j193913 c 診斷狀態(tài)信息支持 提供一組報文能夠讀取清除故障信息監(jiān)控整車運行參數(shù)讀取設(shè)置車 輛及部件的配置信息以及其他相關(guān)信息 d 診斷測試程序支持 支持提供一種功能測試工具使各個控制模塊進入指定的測試

19、程序由此確 定子系統(tǒng)的運行狀態(tài) 89 診斷報文dm dm1 診斷報文1 當(dāng)前故障碼 dm2 診斷報文2 歷史故障碼 dm3 診斷報文3 歷史故障碼的清除復(fù)位 dm4 診斷報文4 停幀參量 dm5 診斷報文5 診斷準備就緒 dm6 診斷報文6 持續(xù)監(jiān)視系統(tǒng)測試結(jié)果 dm7 診斷報文7 指令非持續(xù)監(jiān)視測試 dm8 診斷報文8 非持續(xù)監(jiān)視系統(tǒng)測試結(jié)果 dm9 診斷報文9 氧傳感器測試結(jié)果 dm10 診斷報文10非持續(xù)監(jiān)視系統(tǒng)測試標(biāo)志符識別支持 90 診斷報文dm dm11 診斷報文11 當(dāng)前故障碼清除復(fù)位 dm12 診斷報文12發(fā)送排放相關(guān)的當(dāng)前故障碼 dm13 診斷報文13停止啟動廣播 dm14

20、診斷報文14內(nèi)存存取請求 dm15 診斷報文15內(nèi)存存取響應(yīng) dm16 診斷報文16二進制數(shù)據(jù)傳輸 dm17 診斷報文17引導(dǎo)載入數(shù)據(jù) dm18 診斷報文18數(shù)據(jù)安全性 dm19 診斷報文19標(biāo)定信息 目前最新的sae j193973 revsep2006 共提供了52個診斷報文 0 91 診斷報文dm1 激活狀態(tài)的診斷故障代碼dm1 傳輸頻率一旦有dtc成為激活的故障就有dm1報文會被傳輸并在之后處于正常的每秒 僅一次的更新速度如果故障激活的時間是一秒或更長然后變?yōu)椴患せ畹臓顟B(tài)則應(yīng)傳 輸dm1報文以反映這種狀態(tài)的改變?nèi)绻谝幻氲母缕陂g有不同的dtc改變狀態(tài)則要傳 輸新的dm1報文反映這個d

21、tc為了避免因高頻率的間斷故障而引起的高報文傳輸率建議 每個dtc 每秒只有一個狀態(tài)改變被傳輸這樣如果故障碼在一秒期間發(fā)生兩次狀態(tài)改 變激活不激活狀態(tài)會有一個用于確認dtc成為激活狀態(tài)的報文和在下一個傳輸期 間確認它為不激活狀態(tài)的報文該報文僅當(dāng)有一個激活的dtc 存在或處于響應(yīng)一個請求時 才被發(fā)送注意當(dāng)不止一個激活的dtc 存在時這個參數(shù)組將會要求使用多包傳輸參 數(shù)組 數(shù)據(jù)長度 數(shù)據(jù)頁面 pdu 格式 pdu 指定 可變 254 202 默認優(yōu)先值 6 參數(shù)組數(shù)編號 6522600feca16 位 位 位 位 位 8 92 診斷報文dm1 參數(shù)定義 字節(jié) 1 87 故障指示燈狀態(tài) 65 43

22、21 字節(jié) 2 87 65 43 21 字節(jié) 3 81 字節(jié) 4 81 字節(jié) 5 86 51 字節(jié) 6 71 位 位 位 位 位 位 位 位 位 紅色停止燈狀態(tài) 琥珀色警告燈狀態(tài) 保護燈狀態(tài) 故障指示燈閃爍方式 紅色停止燈閃爍方式 琥珀色警告燈閃爍方式 保護燈閃爍方式 spnspn 的低8 位有效位最高有效位為第8 位 spnspn 的第2 個字節(jié)最高有效位為第8位 spn有效位中的高3 位最高有效位為第8位 fmi 最高有效位為第5 位 可疑參數(shù)編號的轉(zhuǎn)化方式 發(fā)生次數(shù) 注當(dāng)發(fā)生次數(shù)未知時應(yīng)將其所有位的數(shù)值設(shè)為1 93 診斷報文dm1 dm1的作用即時報告正在發(fā)生的所有故障 dm1在發(fā)生故障

23、時發(fā)送一般不需要其它節(jié)點的請求假 設(shè)有節(jié)點請求dm1這時被請求的ecu如果有故障就發(fā)送 其所有的故障如果沒有則按照如下的推薦標(biāo)準發(fā)送 字節(jié)1 87 位 00 字節(jié)2 87 位 11 65 位 00 43 位 00 21 位 00 65 位 11 43 位 11 21 位 11 早期的推薦設(shè)定 目前的推薦設(shè)定 字節(jié)63 字節(jié)7 字節(jié)8 spn 524287 fmi 31 oc 127 cm 1 255 255 0 0 0 0 255 255 如果ecu已經(jīng)沒有故障但由于需要在整秒的邊緣觸發(fā)了 dm1這時也采用以上標(biāo)準發(fā)送dm1 94 診斷報文dm1 如果當(dāng)前的故障不止一個dm1就要采用多幀傳輸方

24、 式發(fā)送所有的故障這時的多包傳輸報文的有效數(shù)據(jù)的填 寫方式如下 a 燈狀態(tài) b spn c fmi d cm 和oc 多包報文數(shù)據(jù)不含序列編號字節(jié)格式如下 abcdbcdbcdbcd 31 can標(biāo)準幀與擴展幀格式 can數(shù)據(jù)幀組成 幀起始sof 仲裁域控制域數(shù)據(jù)域循環(huán)冗 余校驗域crc 應(yīng)答域ack 幀結(jié)束eof 32 協(xié)議數(shù)據(jù)單元pdu 協(xié)議數(shù)據(jù)單元由七部分組成分別是優(yōu)先級保留位數(shù)據(jù) 頁pdu 格式pdu特定域可作為目標(biāo)地址組擴展或 專用源地址和數(shù)據(jù)域pdu 被封裝在一個或多個can 數(shù)據(jù)幀中通過物理介質(zhì)傳送到其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備每個can 數(shù)據(jù)幀只能有一個pdu pdu pgn 域 位 優(yōu)先權(quán)

25、p 3 擴展數(shù) 據(jù)頁 edp 1 數(shù)據(jù)頁 dp 1 pdu格式 pf 8 pdu特定域 ps 8 源地址 sa 8 數(shù)據(jù)域 data 8字節(jié)64 29位標(biāo)識符 33 協(xié)議數(shù)據(jù)單元pdu 優(yōu)先級p 這三位僅在總線傳輸中用來優(yōu)化報文延遲接受者 對其忽略報文優(yōu)先級可從最高00002設(shè)置到最低 71112所有控制報文的缺省優(yōu)先級是30112 其他所有報文專用請求和ack 報文的缺省優(yōu)先級是 61102當(dāng)定義新的參數(shù)組編號或總線上通信量 變化時優(yōu)先級可以升高或降低當(dāng)報文被添加到應(yīng)用 層將給出一個推薦的優(yōu)先級oem 可以對網(wǎng)絡(luò)做相 應(yīng)調(diào)整優(yōu)先級域應(yīng)當(dāng)是可重編程的 34 協(xié)議數(shù)據(jù)單元pdu 保留位r 擴展數(shù)

26、據(jù)頁位edp 數(shù)據(jù)頁位dp 擴展數(shù)據(jù)頁位 edp 0 0 1 1 數(shù)據(jù)頁位 dp 0 1 0 1 功能描述 sae j1939 第0頁pgn sae j1939 第1頁pgn sae j1939 保留 定義為iso 15765-3的報文 35 協(xié)議數(shù)據(jù)單元pdu pdu 格式pf pf 域位確定pdu 的格式也是組成pgn的域 之一協(xié)議規(guī)定pf 240為pdu1格式pf 240255 為pdu2格式 pdu 特定域ps ps 域位它的定義取決于pdu 格式根據(jù)pdu 格式它可能是目標(biāo)地址或者組擴展 pdu1 格式下ps 域 是目標(biāo)地址 pdu2 格式下ps 域為組擴展ge值 36 協(xié)議數(shù)據(jù)單元

27、pdu 目標(biāo)地址da 這個域定義了報文發(fā)送到的特定目標(biāo)的地址注意 對于任何設(shè)備如果其地址與接收到的報文的目標(biāo)地址不 同應(yīng)忽略此報文所有設(shè)備作為報文的響應(yīng)者應(yīng)對全局目 標(biāo)地址255作出監(jiān)聽和響應(yīng) 組擴展ge 組擴展與pdu 格式域的低四位注意當(dāng)pdu 格式 域最高四位被置1說明ps 域是組擴展規(guī)定了每個數(shù) 據(jù)頁4096 個參數(shù)組 37 pdu1格式下的pgns 38 pdu2格式下的pgns pgns分配模板 a b c d a b c d 39 40 pdu總結(jié) 1pdu1和pdu2格式下pgn的總數(shù)為 240162562 8672 2pdu1格式主要分配給必須指明目標(biāo)地址的pgns數(shù) 量有限

28、pdu2格式下的pgns不能用于必須指明目標(biāo)地址的 情況大部分pgns都定義在pdu2段 3為了保證實時性報文更新速率小于100ms時不允許 多包發(fā)送 4pdu1和pdu2格式下均支持單包報文和多包報文無 論是pdu1還是pdu2格式其前半段pgns標(biāo)識的報文更新 速率小于100ms不允許多包發(fā)送后前半段pgns標(biāo)識的報 文更新速率大于100ms允許多包發(fā)送 41 報文類型 目前共支持五種類型的報文分別為命令請求 廣播響應(yīng)確認和組功能報文的具體類型可由其分配 的參數(shù)組編號識別 1命令報文 命令類型的報文是指那些從某個源地址向特定目標(biāo) 地址或全局目標(biāo)地址發(fā)送命令的參數(shù)組目標(biāo)地址接收 到命令類型的

29、報文后應(yīng)根據(jù)接收到的報文采取具體的 動作pdu1 格式ps 為目標(biāo)地址和pdu2 格式ps 為組擴展都能用作命令 42 報文類型 2請求報文 請求類型的報文提供了從全局范圍或從特定目標(biāo)地 址請求信息的能力 最典型的一個請求類型的報文是請求pgn報文 6 43 報文類型 請求pgn報文的定義 參數(shù)組名稱 定義 傳輸速率 數(shù)據(jù)長度 數(shù)據(jù)頁 pdu 格式 pdu特定域 缺省優(yōu)先級 參數(shù)組編號 參數(shù)定義 字節(jié)123 請求pgn 用于從一個或多個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備請求參數(shù)組 用戶自定義推薦每秒請求不多于2 或3 次 3 字節(jié) 0 234 目標(biāo)地址全局或特定 5990400ea0016 被請求的參數(shù)組編號 對于特定

30、目標(biāo)地址的請求目標(biāo)地址必須做出響應(yīng)如果目標(biāo)地址不支持請 求的pgn也必須發(fā)出一個nack 的響應(yīng)以表明它不支持該pgn有些pgn 是 多包的因此一個單幀請求的響應(yīng)可能有多個can 數(shù)據(jù)幀如果是全局請求 當(dāng)一個節(jié)點不支持某個pgn 時不能發(fā)出nack 響應(yīng) 44 報文類型 3廣播響應(yīng)報文 此報文類型可能是某設(shè)備主動提供的報文廣播也 可能是命令或請求的響應(yīng) 這是最常見的一類報文總線上的數(shù)據(jù)交換大多采 用這類報文如一個ecu以一定的周期廣播某個參數(shù) 或者一個ecu接受其它ecu的pgn請求而發(fā)送參數(shù) 45 報文類型 4確認報文 確認報文 有兩種形式 第一種是can 協(xié)議規(guī)定的它由一個幀內(nèi)確認 ack

31、 組成用來確認一個消息已被至少一個節(jié)點接收到 第二種形式的確認報文由應(yīng)用層規(guī)定是對于特定命 令請求的 ack或nack等的響應(yīng) 最典型的一個確認類型的報文是acknowledgment 報文 6 2 3-5 46 報文類型 acknowledgment報文的定義 參數(shù)組名稱 定義 傳輸速率 數(shù)據(jù)長度 數(shù)據(jù)頁 pdu 格式 pdu特定域 缺省優(yōu)先級 參數(shù)組編號 參數(shù)定義 字節(jié) 1 6-8 確認報文 用來提供發(fā)送方和接收方之間的握手機制 收到需要此類型的確認的pgn 時 8 字節(jié) 0 232 目標(biāo)地址 全局255 5939200e80016 控制字節(jié) 組功能值若適用 保留給catarc 分配置各字

32、節(jié)為ff16 被請求報文的參數(shù)組編號 47 報文類型 acknowledgment報文的定義 控制字節(jié) 0 至3 見以下定義 3 至255 保留給catarc 分配 肯定確認 控制字節(jié) 0 ack 否定確認 控制字節(jié) 1 nack 拒絕訪問 控制字節(jié) 2 無法響應(yīng) 控制字節(jié) 3 48 報文類型 5組功能報文 這種類型報文用于特殊功能組如專用功能網(wǎng)絡(luò) 管理功能多包傳輸功能等 下面介紹一種用于實現(xiàn)多包傳輸功能的組功能 報文連接管理報文 49 報文類型 連接管理報文的定義 參數(shù)組名稱 傳輸協(xié)議連接管理tpcm 定義 傳輸速度 數(shù)據(jù)長度 用于9 字節(jié)及以上的數(shù)據(jù)的參數(shù)組的傳輸 由傳送的參數(shù)組編號決定

33、8個字節(jié) 數(shù)據(jù)頁dp 0 pdu 格式 pdu特定域 236 目標(biāo)地址 默認優(yōu)先級 7 參數(shù)組編號 6041600ec0016 參數(shù)定義 說明第一字節(jié)為控制字但其它字節(jié)的定義依賴于第一字節(jié)的控制字的值 50 報文類型 連接管理報文的定義 連接模式下的請求發(fā)送tpcm_rts指定目標(biāo)地址 字節(jié) 1 控制字節(jié) 16指定目標(biāo)地址的請求發(fā)送rts 23 整個報文大小的字節(jié)數(shù) 4 全部數(shù)據(jù)包數(shù) 5 保留給sae 設(shè)定使用該字節(jié)應(yīng)設(shè)為ff16 6-8 打包報文的參數(shù)組編號 連接模式下的準許發(fā)送tpcm_cts指定目標(biāo)地址 字節(jié) 1 控制字節(jié) 17指定目標(biāo)地址的準許發(fā)送cts 2 可發(fā)送的數(shù)據(jù)包數(shù) 3 下一

34、個要發(fā)送的數(shù)據(jù)包編號 45 保留給sae 設(shè)定使用該字節(jié)應(yīng)設(shè)為ff16 6-8 打包報文的參數(shù)組編號 51 報文類型 連接管理報文的定義 報文結(jié)束應(yīng)答tpcm_endofmsgack指定目標(biāo)地址 字節(jié) 1 控制字節(jié) 19報文結(jié)束應(yīng)答 23 整個報文大小的字節(jié)數(shù) 4 全部數(shù)據(jù)包的數(shù) 5 保留給catarc 設(shè)定使用該字節(jié)應(yīng)設(shè)為ff16 6-8 打包報文的參數(shù)組編號 放棄連接tpcm_abort指定目標(biāo)地址 字節(jié) 1 控制字節(jié) 255放棄連接 2-5 保留給catarc 設(shè)定使用該字節(jié)應(yīng)設(shè)為ff16 6-8 打包報文的參數(shù)組編號 廣播公告報文tpcm_bam全局目標(biāo)地址 字節(jié) 1 控制字節(jié) 32廣

35、播公告報文bam 23 整個報文大小的字節(jié)數(shù) 4 全部數(shù)據(jù)包的數(shù) 5 保留給catarc 設(shè)定使用該字節(jié)應(yīng)設(shè)為ff16 6-8 打包報文的參數(shù)組編號 52 多幀傳輸機制 采用多包報文在連接管理報文的協(xié)調(diào)下進行多幀 傳輸 長度大于8 字節(jié)的報文無法用單個can 數(shù)據(jù)幀來 裝載因此它們必須被拆分為若干個小的數(shù)據(jù)包 然后使用單個的數(shù)據(jù)幀對其逐一傳送而接收方必須 能夠接收這些單個的數(shù)據(jù)幀然后解析各個數(shù)據(jù)包并 重組成原始的信息 can 數(shù)據(jù)幀包含一個8 字節(jié)的數(shù)據(jù)域由于組成 長信息的單個數(shù)據(jù)包必須能被識別出來以便正確重 組因此把數(shù)據(jù)域的首字節(jié)定義為數(shù)據(jù)包的序列編號 每個數(shù)據(jù)包都會被分配到一個從1 到25

36、5 的序列編號 由此可知多幀傳輸最大的數(shù)據(jù)長度是255 包7字 節(jié)包 1785 個字節(jié) 53 多幀傳輸機制 序列編號是在數(shù)據(jù)拆裝時分配給每個數(shù)據(jù)包然后通過 網(wǎng)絡(luò)傳送給接收方接收方接收后利用這些編號把數(shù)據(jù)包 重組成原始信息 序列編號從1 開始依次分配給每個數(shù)據(jù)包直到整個 數(shù)據(jù)都被拆裝和傳送完畢這些數(shù)據(jù)包從編號為的數(shù)據(jù)包 開始按編號的遞增順序發(fā)送 第一個數(shù)據(jù)傳送包包含序列編號1 和字符串的頭7 個字 節(jié)其后的7 個字節(jié)跟隨序列編號2 存放在另一個can 數(shù) 據(jù)幀中再隨后的7 個字節(jié)與編號3 一起直到原始信息 中所有的字節(jié)都被存放到can 數(shù)據(jù)幀中并被傳送 54 多幀傳輸機制 傳送的每個數(shù)據(jù)包除了傳

37、送隊列中的最后一個數(shù)據(jù)包 都裝載著原始數(shù)據(jù)中的7 個字節(jié)而最后一個數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù) 域的8 個字節(jié)包含數(shù)據(jù)包的序列編號和參數(shù)組至少一個字 節(jié)的數(shù)據(jù)余下未使用的字節(jié)全部設(shè)置為ff16 多包廣播報文的數(shù)據(jù)包發(fā)送間隔時間為50 到200 毫秒 對于發(fā)送到某個指定目標(biāo)地址的多包消息發(fā)送者將保 持數(shù)據(jù)包在cts 允許多于一個數(shù)據(jù)包時發(fā)送間隔的 最長時間不多于200毫秒響應(yīng)者必須知道這些數(shù)據(jù)包都 具有相同的標(biāo)識符 數(shù)據(jù)包被順序接收按照序列編號的順序把多包消息 的數(shù)據(jù)包重新組合成一多字節(jié)字符串這個字符串被作為 長信息的應(yīng)答傳送給應(yīng)用程序模塊 55 多幀傳輸機制實例 56 多幀傳輸機制實例 57 小結(jié) 1 can

38、標(biāo)準幀和擴展幀格式 2 pdu的兩種格式及應(yīng)用場合 3 pgn的組成 4 五種報文類型及作用 5 多幀傳輸機制 58 大綱 sae j1939概述 物理層sae j1939-11 數(shù)據(jù)鏈路層 sae j1939-21 網(wǎng)絡(luò)層 sae j1939-31 應(yīng)用層sae j1939-71 故障診斷sae j1939-73 網(wǎng)絡(luò)管理層 sae j1939-81 應(yīng)用實例 59 網(wǎng)絡(luò)層network layer 網(wǎng)絡(luò)層描述定義了網(wǎng)段之間的連接協(xié)議當(dāng)同時存在不同 傳輸速度或使用不同傳輸介質(zhì)的多個網(wǎng)段時必須有至少 一個網(wǎng)絡(luò)互連電控單元提供從一個網(wǎng)段到另一個網(wǎng)段的報 文傳遞功能 網(wǎng)絡(luò)層功能 報文轉(zhuǎn)發(fā) 報文過濾

39、 波特率轉(zhuǎn)換 地址翻譯 協(xié)議轉(zhuǎn)換 60 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)電控單元niecu 中繼器repeater可以增強數(shù)據(jù)信號使數(shù)據(jù)傳輸更 遠的距離網(wǎng)段間可以是不同的傳播媒介 網(wǎng)橋bridge數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)和過濾它可以把網(wǎng)絡(luò)拆解 成網(wǎng)絡(luò)分支分割網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流隔離分支中發(fā)生的故障 這樣就可以減少每個網(wǎng)絡(luò)分支的數(shù)據(jù)信息流量而使每個網(wǎng) 絡(luò)更有效提高整個網(wǎng)絡(luò)效率網(wǎng)段間可以是不同的數(shù)據(jù) 傳輸率和媒介 路由器router路由器不僅有網(wǎng)橋的全部功能還可 使它連接的不同網(wǎng)段具有獨立的地址空間 網(wǎng)關(guān)gateway可以在不同的協(xié)議或報文集的網(wǎng)段之 間傳送數(shù)據(jù) 61 各niecu區(qū)別 傳輸介質(zhì) 不同 波特率不 同 地址空間不同 通信協(xié)議 不同

40、 repeater bridge router gateway 62 典型汽車網(wǎng)絡(luò)連接 sae j1939協(xié)議 2 大綱 sae j1939概述 物理層sae j1939-11 數(shù)據(jù)鏈路層 sae j1939-21 網(wǎng)絡(luò)層 sae j1939-31 應(yīng)用層sae j1939-71 故障診斷sae j1939-73 網(wǎng)絡(luò)管理層 sae j1939-81 應(yīng)用實例 3 sae j1939協(xié)議概述 sae j1939協(xié)議是由美國汽車工程師協(xié)會sae制定的 主要針對商用車的can總線通訊協(xié)議 基礎(chǔ) can 20b協(xié)議 對象客車和載重貨車船舶農(nóng)業(yè)機械等非路面設(shè)備 4 sae j1939協(xié)議文檔結(jié)構(gòu) sa

41、e j1939 sae j193901 sae j193902 sae j193905 sae j193911 sae j193913 sae j193915 sae j193921 sae j193931 sae j193971 sae j193973 sae j193974 sae j193975 sae j193981 sae j193982 車輛網(wǎng)絡(luò)串行通信的控制總標(biāo)準 卡車及客車等路面控制及信息網(wǎng)絡(luò) 農(nóng)業(yè)設(shè)備等非路面控制及信息網(wǎng)絡(luò) 發(fā)動機故障診斷方面的應(yīng)用 物理層250k 比特秒屏蔽雙絞線 物理層非車載診斷連接器 物理層250k 比特秒非屏蔽雙絞線 數(shù)據(jù)鏈路層 網(wǎng)絡(luò)層 車輛應(yīng)用層 診

42、斷應(yīng)用層 應(yīng)用層信息配置 應(yīng)用層設(shè)置及工業(yè)化 網(wǎng)絡(luò)管理層 相容性-卡車和客車 revised 2007-10-9 issued 2000-09-1 issued 2006-08-23 issued 2008-2-21 revised 2006-9-18 revised 2004-3-11 revised 2008-8-21 revised 2006-12-22 revised 2004-4-2 revised 2008-1-28 revised 2006-9-8 revised 2006-11-21 revised 2007-06-21 revised 2003-5-8 issued 2008

43、-8-11 5 can的發(fā)展概況 20世紀80年代bosch的工程人員開始研究用于汽車的串 行總線系統(tǒng) 1986年 bosch在sae汽車工程師協(xié)會大會上提出了 can 1987年intel就推出了第一片can控制芯片82526 隨后philips半導(dǎo)體推出了82c200 1991年9月bosch公司發(fā)布了can技術(shù)規(guī)范20該技術(shù) 規(guī)范包括a和b兩部分 1993年can的國際標(biāo)準iso11898公布 1994年美國sae以can 20b通信協(xié)議為基礎(chǔ)制定了面 向客車和載重貨車的can網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議sae j1939 6 can與sae j1939的關(guān)系 安全性 abs 線束增多 減少線束 社會發(fā)

44、展 經(jīng)濟性 電噴 可靠性下降 電子技術(shù) 提高信號 利用率 網(wǎng)絡(luò)技術(shù) can sae j1939 舒適性 主動懸架 故障檢測難 診斷 7 sae j1939與osi模型的關(guān)系 can 20b osi sae j1939 與osi七層模型對應(yīng)的sae j1939協(xié)議分層模型 osi模型即開放式通信系統(tǒng)互聯(lián)參考模型 open system interconnection 是國際標(biāo) 準化組織 iso 1984年提出的一個網(wǎng)絡(luò)互連模型分七層 功用提供一個標(biāo)準的規(guī)范對應(yīng)各層功能來制定協(xié)議 8 大綱 sae j1939概述 物理層sae j1939-11 數(shù)據(jù)鏈路層 sae j1939-21 網(wǎng)絡(luò)層 sae

45、 j1939-31 應(yīng)用層sae j1939-71 故障診斷sae j1939-73 網(wǎng)絡(luò)管理層 sae j1939-81 應(yīng)用實例 9 物理層physical layer 物理層主要定義電氣接口和物理介質(zhì)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中電控單元 ecu之間的電連接 機械特性指明接口所用接線器的形狀和尺寸引線數(shù)目 和排列固定和鎖定裝置等等 電氣特性指明在接口電纜的各條線上出現(xiàn)的電壓范圍 功能特性指明某條線上出現(xiàn)的某一電平的電壓表示何種 意義 實現(xiàn)方式由半導(dǎo)體廠家以及其他元器件生產(chǎn)廠家提供器件 來實現(xiàn) 10 物理層基本要求 以j193911為例 物理介質(zhì)為特征阻抗120的屏蔽雙絞線 傳輸速率為250 kbits 差動

46、電壓方式傳輸信號 終端電阻為120 最大傳輸線長度為40m 考慮到總線上的電氣負擔(dān)同一網(wǎng)絡(luò)內(nèi)最多ecu數(shù)目為 30個 速率kbps 距離 m 1000 40 500 130 250 270 125 530 100 620 50 1300 20 3300 10 6700 5 10000 can總線上兩個節(jié)點間的最大距離 11 物理層的幾個概念 高電平傳輸線can_h黃 低電平傳輸線 can_l綠 屏蔽線 can_shld 差動電壓vdiff vdiff vcan _ h vcan _ l 總線電平隱性 1 和顯性 0 vcan _h vcan_l vdiff 12 物理層的幾個概念 內(nèi)部電阻 內(nèi)

47、部電容 差動內(nèi)部電阻 差動內(nèi)部電容 13 物理層的幾個概念 位時間tb一比特的持續(xù)時間本標(biāo)準對應(yīng)于 250kbits 位時間是 4s 標(biāo)準位時間 同步段 傳播段 相位緩沖段1 相位緩沖段2 采樣點 同步段同步總線上的不同 ecu 傳播段補償網(wǎng)絡(luò)中由于總線傳播時間和 ecu 內(nèi)部延遲 時間造成的物理延遲時間 相位緩沖段補償邊沿的相位誤差 采樣點指讀取并解釋總線上各位值的一個時間點 14 物理層電氣特性 與總線斷開的 ecu 的交流參數(shù) 參數(shù) 位時間 內(nèi)部延遲時間 內(nèi)部電容值 差動內(nèi)部電容值 可用時間 信號上升下降時間 符號 tb tecu cin coff tavail tr tf 最小值 39

48、98 00 0 0 25 200 額定值 4000 50 25 最大值 4002 09 100 50 500 單位 s s pf s ns 條件 250kbits 250kbits can _ h和 can_l 相對于地 40米的總線長度 40 米的總線長度從信號的 10到 90處測得 從總線上斷開的 ecu 的 vcan_h 和 vcan_l 的限制 參數(shù) 最大電壓 最大電壓 符號 vcan_h vcan_l vcan_h vcan_l 最小值 -30 -30 -30 -30 額定值 最大值 160 160 320 320 單位 v v v v 條件 額定電池電 壓12v 額定電池電 壓24

49、v 15 物理層電氣特性 從總線上斷開的 ecu 的隱性狀態(tài)的直流參數(shù)隱性狀態(tài) 參數(shù) 總線電壓輸出特性 差動電壓輸出特性 差動內(nèi)部電阻 內(nèi)部電阻 差動電壓輸入范圍 符號 vcan_h vcan_l vdiff rdiff rin vdiff 最小值 20 20 -1200 10 5 -10 額定值 25 25 最大值 30 30 50 100 15 05 單位 v v mv k k v 條件 無負載 無負載 無負載 無負載 從總線上斷開的 ecu 的顯性狀態(tài)的直流參數(shù)顯性狀態(tài) 參數(shù) 總線電壓輸出特性 差動電壓輸出特性 差動電壓輸入范圍 符號 vcan_h vcan_l vdiff vdiff

50、最小值 30 00 15 10 額定值 35 15 20 最大值 50 20 30 50 單位 v v v v 條件 16 物理層電氣特性 所有ecu連接在總線上時表示隱性狀態(tài)的總線電壓參數(shù)-隱形狀態(tài) 參數(shù) 總線電壓 總線差動電壓 符號 vcan_l vdiff 最小值 01 -400 額定值 25 0 最大值 45 12 單位 v mv 條件 所有ecu連接在總線上時表示顯性狀態(tài)的總線電壓參數(shù)-顯性狀態(tài) 參數(shù) 總線電壓 總線差動電壓 符號 vcan_h vcan_l vdiff 最小值 20 12 額定值 35 15 20 最大值 70 30 50 單位 v v v v 條件 17 物理層電氣特性 電氣特性主要為ic生產(chǎn)商生產(chǎn)can收發(fā)器等器件提供技 術(shù)要求并提供了檢驗方法