J1939协议之通俗易懂----概述

J1939标准概述

SAE J1939标准

可以从SAE网站购买完整版规范；这里是规范概述。

J1939由下列子标准组成：

• J1939 – 串行控制和通信车辆网络的建议实践
• J1939/11 – 物理层 – 250k bits/s，屏蔽双绞线
• J1939/13 – 板外诊断连接器
• J1939/21 – 数据链路层
• J1939/31 – 网络层
• J1939/71 – 车辆应用层
• J1939/73 – 应用层– 诊断
• J1939/81 – 网络管理

 

J1939/11物理层

总线的物理特性：

• 屏蔽双绞线
• 最大40米
• 250 kbit/s
• 最多30个节点（ECU）
• 基于ISO11898

 

J1939/13板外诊断连接器

本文档为诊断目的定义一种标准的连接器。描述的连接器是Deutsch HD10 – 9 – 1939，这是一种9针圆形连接器。

J1939板外诊断连接器

 

J1939/21数据链路层

本文档定义CAN帧（29位标识符和PGN等）的使用和传输协议函数，这些函数定义超过8字节的报文如何在J1939总线网络上传输。

J1939报文被组织成协议数据单元（PDU），由一个标识符和8个数据字节组成。大于单个字节的数值数据采用最低有效位优先（LSB）的发送方式。J1939使用支持扩展标识符（29位）的CAN 2.0B。CAN标识符包含一个优先级（3位）、一个保留位（1位）、一个数据页（1位）、PDU格式（1个字节）、PDU特定地址（1个字节）和源地址（1个字节）。

有两种不同的PDU格式。PDU1格式用于发送包含一个特定目的地址的报文。PDU2格式只能用于广播发送。标识符中的PDU格式字节确定报文格式。如果PDU格式字节小于240 (0xF0)，那么格式是PDU1。如果大于239，那么格式是PDU2。

本J1939文档还描述5种类型的报文：命令、请求、广播/响应、确认和组函数。

传输协议提供函数用于传输超过8个字节的报文（因为单个CAN帧无法容纳这样的报文）。在J1939中，这些报文被分割成7字节的数据包，每个包带有一个序号。有特殊的连接管理（CM）报文用于处理分割的报文的通信。这些报文的例子包括：请求发送（RTS）、清除发送（CTS）和广播宣布报文（BAM）。分割的报文可以被发送到特定的设备或进行广播。CM报文在发送方和接收方之间提供一个虚拟连接和一个握手过程。发送方请求发送一条分段的报文，然后接收方回应此时它可以接收多少个段（图4）。如果发送方和接收方之间没有进行握手，分段的报文也可以作为广播进行发送。

 

J1939/31网络层

本文档描述J1939网络不同段之间进行通信需要的服务和功能。段可以是一个子网，按照“看到”相同信号的ECU进行划分。J1939/31描述四种为段之间网络互连提供功能的ECU类型：转发器（转发）、网桥（转发和过滤）、路由器（转发、过滤和地址转换）和网关（转发、过滤、地址转换和报文重组）。

 

J1939/71车辆应用层

本文档描述和定义“标准”参数，这些参数一起分组到一个报文帧中并被赋予一个PGN。本文档大概每年更新四次，以包含新的标准参数和报文。

文档中定义有不同长度的参数：1、2和4字节。如果参数最高有效字节的值是0xFE，表示存在错误。如果值是0xFF，表示参数不可用。本文档还建议合适的标度、限制和偏移（根据参数的长度和物理特性）。

参数的描述开始处是一个名字和所表示值的解释（也就是说，用来获取参数值的计量方法）。然后，后面的信息描述参数的内容：

• 数据长度（字节）
• 精度（标度和偏移、测量单位）
• 数据范围（标定刻度后物理值的范围）
• 类型（状态、测量得到的值）
• 可疑参数号（SPN）（参数特定的号码）
• PGN（代表放在其中进行发送的报文帧）

每个参数组都有一个名字，后面跟下列信息：

传输重复率（一个时间间隔或按照请求）

• 数据长度（字节）
• 数据页（0或1，与PGN有关）
• PDU格式（0到255，与PGN有关）
• PDU特定信息（取决于PDU格式）
• 默认的优先级（值在0和7之间， 0是最高优先级）
• 参数组号（PGN）
• 数据参数字节（所有参数都包含引用和字节序）

大部分内部报文以广播形式发送，没有特定的目的地址。

 

J1939/73应用层 – 诊断

本文档定义用于访问诊断和校准数据的函数和报文。有一些预定义的诊断报文用来：

• 读写ECU内存
• 在运行时报告诊断信息
• 标识灯状态
• 读取和清除诊断故障码（DTC）
• 启动/停止广播DM

本文档更新的版本包含关于诊断故障码（DTC）说明的额外信息。DTC是一个从J1587继承而来的32位标识符，包含4个元素：可疑参数号（SPN）、故障模式标识符（FMI）、发生次数（OC）和SPN转换方法。DTC和源地址一起标识一个组件或子系统。

 

J1939/81网络管理

本文档中的信息包含ECU名字的内容以及ECU如何使用名字来主张一个地址。名字是一个64位（8字节）长的数字，为每个ECU提供唯一的标识。名字有两个主要目的：

1. 提供ECU的描述，包括功能。
2. 在主张地址时用作可用于仲裁的数字值。

J1939/81文档还描述地址主张过程的工作机制。文档中基本上定义了三种类型用于此目的的报文。

1. 请求主张的地址（PGN 59904）。发送这个报文来检索网络上其它设备所使用地址的信息。
2. 主张的地址（PGN 60928）。可以分成：
   1. 主张的地址。发送这个报文来主张一个地址或作为“请求主张的地址”报文的响应来指示一个设备的地址。
   2. 地址无法主张。当ECU地址主张过程失败时发送这个报文。如果ECU地址主张过程失败并接收到“请求主张的地址”报文，那么在响应中将发送“地址无法主张”。源地址被设置为0x254来指示没有地址。
3. 命令的地址（PGN 65240）。这个报文用来把ECU设置为特定地址。可以通过诊断工具或互联的ECU（网桥、网关）完成此工作。

进行地址仲裁时，名字被视为一个8字节的数字值。这个值越小，优先级越高。