SAE J1939协议

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于 2024-01-24 16:38:55 首次发布
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SAE J1939

J1939/11物理层

1. 物理介质为屏蔽双绞线；
2. 传输速率为250Kbps；
3. 同一网络上最大子系统数为30个；
4. 最大传输线长度为40m；
5. 物理层还定义了数据的物理特性及总线的电气连接特性。

J1939/21数据链路层

  1. J1939只使用CAN2.0B中的扩展帧，共29位标识符

  2. CAN报文基于ID，1939基于PGN

  3. 重新解释了29位标识符，分解为
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

学习完所有的在这来个小总结

  • CAN报文基于ID，J1939基于PGN

    • J1939将ID划分为各种段，并将其中某些段组成PGN

  • PDU和PGN

    • PGN是 J1939 标准中的唯一帧标识符，用于引用将保留位®、数据页(DP)、PDU格式(PF)和 PDU特定字段(PS)的值组合成单个 18 位值。
    • PDU是PF段+PS段，PF段标识PDU格式，PS段是在此格式下的参数值
    • 看图应该是这种解释，但我看有些厂家的发动机手册，一般写PGN就是指代PDU
      • 发动机厂商，实际将ID分为了三个部分：(优先级+R+DP) + PDU + 源地址
      • 例如，最常见的0x0CF00400，0C为(优先级+R+DP)，F004为PDU，00为源地址
        • 0C二进制00001100，由于是29位，实际只有01100有效，即优先级011为3，保留位为0，DP为0，一般DP都为0

  • P占据3bit，代表优先级，一般控制报文都是011

  • R为保留位，一般都设置为0

  • DP为1，代表PGN的第一页。DP为0，代表PGN的第0页。

  • PF用于标识PGN的类型，以0xF0为分界线

  • 如果PF <= 0xF0，则PS表示为目标地址( Destination Address, DA)，否则PS表示为组扩展(Group Extension,GE)。

    • 这个没啥用，PGN个数计算：(240 + (16 * 256) * 2) = 8672。其中，240是数据页中的PF<240时，GE恒等于0，所以数目是240。16是数据页中的PF>240时，数值从240到255之间，共16个数。256是指GE（等于PS）的取值个数，具体是从0到255之间。2表示数据页(DP和R组成)，分为页0和页1。

  • 举例： 0x0CF00400，0C的二进制为 000 011 00，其中最高三位为填充功能，因为ID为29位，但ID只能为28或32位。其中0b011为优先级P段，0b00为R段和DP段，0xF0为PF段为8位，0x04为PS段(目标地址)为8位，0x00为SA段(源地址)为8位

  • 所以PGN为0b00+0xF0+0x04 = 0xF004，根据PGN查询J1939标准文档，标准文档定义了数据帧的格式。

  • 在这里插入图片描述

  1. 帧起始（SOF）
    • 1bit，显性电平，与CAN相同
  2. 优先级（P）
    • 3bit，仲裁的优先级，也用于优化发送数据的报文延迟
  3. 扩展数据页EDP（R）
    • 保留位，设置为0
  4. 数据页（DP)
  5. 替换远程请求Substitute Remote Request （SRR）
    • 只存在于扩展帧，SRR为隐性电平
  6. 标识符扩展位（IDE）
    • IDE为1，表示扩展帧
  7. PDU格式（PF）
    • 确定PDU格式，两种方式计算得到的PGN不同
  8. PDU特定域（PS）
    • 占8bit，PS的定义取决于PF, 它可能表示目标地址( Destination Address, DA)，可能表示组扩展(Group Extension,GE), 如果PF < 0xF0则表示为DA，否则表示为GE。
  9. 目标地址（DA）

    • 占8bit，DA是报文的目标地址，除目标地址的设备外，其他设备应该忽略此报文。

    • 如果目标地址为0xFF,则表示为全局地址，此时所有设备都应该监听此报文并在收到报文后做出响应。

  10. 组扩展（GE）

    • 组扩展与PDU 格式域的低四位（注意：当PDU 格式域最高四位被置1，说明PS 域是组扩展）规定了每个数据页4096 个参数组。

    • 这4096个参数组仅使用PDU2格式可用。此外，在每个数据页中提供了240个参数组，仅供PDU1格式使用。总共有8672个参数组可以使用当前可用的两个数据页面来定义

  11. 源地址（SA）
    • 占8bit，发送报文的设备的地址,网络上只能有一个具有给定源地址的设备。
  12. RTR，控制段，CRC段，ACK段，帧结束段与CAN保持一致
  13. 参数组编号（PGN）

    • 是 J1939 标准中的唯一帧标识符，用于引用将保留位®、数据页(DP)、PDU格式(PF)和 PDU特定字段(PS)的值组合成单个 18 位值。

    • 参数组还包含了每个报文的 8 字节 CAN 数据字段中的参数分配、重复率和优先级。PGN是J1939标准中唯一的帧标识符

    • 全局参数组编号

      • 此类PGN识别广播（发送给所有人）的参数组。这里，PDU格式(PF) >= 240，并且PDU特定字段(PS)是组扩展。

    • 特定参数组编号

      • 这些用于对等发送（到特定设备）的参数组。如果PDU格式(PF) <= 239，并且PDU特定字段(PS)设置为0，则无论两个 PGN 的类型如何， PDU 格式、PDU 特定字段、数据页和扩展数据页都用于识别相应的参数组。
Protocol Data Unit (PDU) Formats 协议数据单元格式
  • 定义了两种PDU格式：
    PDU1格式（PS =目标地址）和PDU2格式（PS =组扩展），PDU1格式允许将CAN数据帧定向到一个特定的目标地址（设备）；
    PDU2格式只能通信不特定于目标的can数据帧。
  • 建立了两种单独的PDU格式，是为了提供更多可能的参数组号组合，同时仍然提供特定于目的地的通信。已分配了专有参数组定义，以便这两种PDU格式都可用于专有通信。为专有通信建立了一种标准化的方法，以防止在标识符使用中可能出现的冲突。
  1. PDU1
    • 此格式允许将适用的参数组发送到特定的或全局目标。PDU特定字段包含一个目标地址。PDU1格式消息可以被请求或发送。
      PDU1格式消息由PF字段确定。当PF字段值为0到239时，消息为PDU1格式。PDU1消息的格式如上图所示。另请参见下图，PDU1格式。
  2. PDU2
    • 此格式只能用于将参数组作为全局消息进行通信。PDU2格式消息可以被请求或发送。
    • 在分配PGN时选择PDU2格式，防止PGN无法被定向到特定的目的地。PDU特定项包含一个组扩展
PDU总结
  1. PDU1和PDU2格式下PGN的总数为：（ 240+（16*256））*2 = 8672
  2. PDU1格式主要分配给必须指明目标地址的PGNs，数量有限；PDU2格式下的PGNs不能用于必须指明目标地址的情况。大部分PGNs都定义在PDU2段。
  3. 为了保证实时性，报文更新速率小于100ms时不允许多包发送。
  4. PDU1和PDU2格式下均支持单包报文和多包报文。无论是PDU1还是PDU2格式，其前半段PGNs标识的报文更新速率小于100ms，不允许多包发送；后前半段PGNs标识的报文更新速率大于100ms，允许多包发送。
  5. 目前支持五种类型消息，分别为：命令、请求、广播/响应、确认和群扩展。特定消息类型由其分配的参数群编号识别。
  6. RTR位（在CAN协议远程帧中定义）不可用于隐性状 态 （ 逻 辑 1 ） 。
  7. 因 此 ， 远 程 传 输 请 求（ RTR=1）在SAE J1939中不适用。
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