SAE J19399 (以下簡稱J1939) 是美國汽車工程協(xié)會(huì)?(SAE)?的推薦標(biāo)準(zhǔn)，也是CAN通訊開發(fā)常用的協(xié)議，用于為中重型道路車輛上電子部件間的通訊提供標(biāo)準(zhǔn)的體系結(jié)構(gòu)。它由“卡車與大型客車電氣與電子委員會(huì)”?(Track & Bus Electrical & Electronics Committee)?下屬的“卡車與大型客車控制和通訊網(wǎng)絡(luò)附屬委員會(huì)”?(Track & Bus Control and Communications Network Subcommittee)?開發(fā)編寫。

J1939描述了重型車輛現(xiàn)場總線的一種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，包括CAN網(wǎng)絡(luò)物理層定義、數(shù)據(jù)鏈路層定義、應(yīng)用層定義、網(wǎng)絡(luò)層定義、故障診斷和網(wǎng)絡(luò)管理。在SAE J1939協(xié)議中，不僅僅指定了傳輸類型、報(bào)文結(jié)構(gòu)及其分段、流量檢查等，而且報(bào)文內(nèi)容本身也做了精確的定義。J1939是在商用車輛、艦船、軌道機(jī)車、農(nóng)業(yè)機(jī)械和大型發(fā)動(dòng)機(jī)中應(yīng)用最廣泛的應(yīng)用層協(xié)議。

本篇內(nèi)容根據(jù)Kvaser《J1939概述》內(nèi)容進(jìn)行整理，簡要介紹SAE J1939標(biāo)準(zhǔn)，深入講述報(bào)文架構(gòu)以及SAE規(guī)范指南，希望能對(duì)CAN總線技術(shù)的學(xué)習(xí)者有所幫助。

內(nèi)容框架如下：

上篇（已更新，進(jìn)入U(xiǎn)P主頁閱讀）

J1939: 簡介：簡介、特點(diǎn)

J1939: 詳述：報(bào)文格式和使用方法(J1939/21)、地址和名稱 (J1939/81)、地址聲明、發(fā)送報(bào)文(J1939/21 和 J1939/7x)、TP_BAM 報(bào)文、TP_CM 報(bào)文、報(bào)文接收(J1939/21 和 J1939/7x)

下篇（本篇內(nèi)容）

J1939: 詳述：ECU 設(shè)計(jì)(J1939/1x，J1939/21 和 J1939/7x)、接線拓?fù)?－ 物理層(J1939/1x)、如何解讀 J1939 報(bào)文的示例

其它：獲取完整版 J1939 規(guī)范文件、訂購 J1939 診斷電纜

附錄 A：J1939/11 物理層、J1939/13 – 非車載診斷連接器、J1939/21 – 數(shù)據(jù)鏈路層、J1939/31 – 網(wǎng)絡(luò)層、J1939/71 – 車輛應(yīng)用層、J1939/73 應(yīng)用層 – 診斷、J1939/81 – 網(wǎng)絡(luò)管理

ECU設(shè)計(jì) (J1939/1x, J1939/21和J1939/7x)

盡管每個(gè)制造商對(duì)產(chǎn)品中的電子控制單元（ECU）的性能有不同的要求，但是應(yīng)該對(duì)支持 J1939 所需的資源進(jìn)行注意。J1939 目前的數(shù)據(jù)速率是 250Kbps。一個(gè)典型的包含 8 個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)的報(bào)文長度是 128 位（不包含用于位填充的位），其在時(shí)間上約為 500 微秒。最短的報(bào)文 64 位長度。這意味著每 250 微秒可以發(fā)送一個(gè)新報(bào)文。盡管不是每個(gè)報(bào)文都是相關(guān)的，總線負(fù)載也不可能超過50%，但接收處理器必須能處理（或緩沖）短時(shí)間突發(fā)性大量報(bào)文。這就需要一些內(nèi)存空間以及用于內(nèi)存?zhèn)鬏數(shù)奶幚砥鲿r(shí)間。

接線拓?fù)?- 物理層 (J1939/1x)

J1939 網(wǎng)絡(luò)旨在作為單一、線型、屏蔽雙絞線，在車輛周圍覆蓋每個(gè) ECU。在 ECU 和總線之間允許短根。無需要求主總線直接連接到每個(gè) ECU，這樣簡化了主總線布線接線。線型總線的數(shù)據(jù)速率要達(dá)到 250Kbps，以便使電信號(hào)反射最小化。總線每端的終端電阻也減少了反射。

J1939 網(wǎng)絡(luò)實(shí)際上可以由多個(gè)段組成，其中在它們之間存在被稱為網(wǎng)橋的在線設(shè)備。這些段不需要彼此直接兼容。例如，段可以以不同的數(shù)據(jù)速率運(yùn)行或使用不同的物理介質(zhì)。網(wǎng)橋的主要功能是在段之間提供電隔離。如果拖拉機(jī)和拖車之間的導(dǎo)線斷裂，拖拉機(jī)上的主要 J1939 部分將繼續(xù)工作。網(wǎng)橋還可以有選擇地過濾需要存儲(chǔ)的報(bào)文和將報(bào)文從一個(gè)段轉(zhuǎn)送到另一個(gè)。

如何解讀 J1939 報(bào)文的示例

此示例旨在提供如何解讀 J1939 報(bào)文的準(zhǔn)則。我們來看一條內(nèi)容如下的 J1939 報(bào)文：

CAN 標(biāo)識(shí)符：0xCF00401

數(shù)據(jù)字節(jié)：0xFF FF 82 DF 1A FF FF FF

CAN-ID 提供了什么信息？

??前兩個(gè)字節(jié)=0x0C = 00001100 為二進(jìn)制格式。由于標(biāo)識(shí)符只有 29 位，所以前 3 位不使用。接下來的 3 位表示報(bào)文優(yōu)先級(jí)，此例中級(jí)別是 3。其次是保留位，然后是決定完整 PGN 的數(shù)據(jù)頁。

? CAN-ID 的最后一個(gè)字節(jié)是源地址（發(fā)送設(shè)備的地址），此例中是 1。

??根據(jù) J1939/71 文檔，PGN= 0x0F004 與電子引擎控制器#1 (EEC1)相對(duì)應(yīng)。該文檔還描述了參數(shù)及其在數(shù)據(jù)字節(jié)中的位置。在此示例中，數(shù)據(jù)字段由以下字節(jié)組成：

??在此示例中，數(shù)據(jù)字節(jié) 1,2,6,7 和 8 不可用，因此設(shè)置為 0xFF。源參數(shù)值（單個(gè)字節(jié)）不能為0xFF。

??數(shù)據(jù)字節(jié) 3 是參數(shù)實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩百分比。源值 0×82 是十進(jìn)制 130。根據(jù) J1939/71 文件，標(biāo)度每位 1%, 偏移量-125。因此，該參數(shù)的實(shí)際值為 5%。

??數(shù)據(jù)字節(jié) 4 和 5 構(gòu)成引擎轉(zhuǎn)速參數(shù)。第一個(gè)字節(jié)（4）是最低有效字節(jié)（Intel 字節(jié)順序）。源值0x1ADF = 十進(jìn)制 6879。標(biāo)度為每位 0.125rpm, 偏移量為 0。所以該參數(shù)的實(shí)際值低于859.875rpm。

本文簡要介紹了 J1939 標(biāo)準(zhǔn)，SAE 規(guī)范指南，以及深入了解報(bào)文構(gòu)成。希望這有助于幫助您了解 J1939。

您可能出于各種原因閱讀本文。也許您正在設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)或 ECU，或者故障排除車輛，或者進(jìn)行學(xué)術(shù)研究。在所有這些情況下，我們?yōu)槟闾峁讉€(gè)簡單的“下一步”，將幫助您繼續(xù)了解J1939。

獲取完整版 J1939 規(guī)范文件

可以從SAE網(wǎng)站購買完整版標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范文件。

訂購 J1939 診斷電纜

使用 J1939 總線的第一步是訪問數(shù)據(jù)。Kvaser Leaf Light HS v2 J1939-13 是一款使用廣泛且易于使用的診斷電纜。它含有用于網(wǎng)絡(luò)訪問的 J1939-13 連接端口和用于 PC 連接的 USB 端口，并且免費(fèi)提供驅(qū)動(dòng)程序、監(jiān)控軟件和技術(shù)支持。

J1939/11 物理層

總線的物理特性：

? 屏蔽雙絞線

??最長 40 米

??250kbps

??最大 30 節(jié)點(diǎn)（ECU）

??基于 ISO11898

J1939/13 - 非車載診斷連接器

本文檔定義了用于診斷目的的標(biāo)準(zhǔn)連接器。該連接器，德國 hd10-9-1939，是一款9針圓形連接器。

J1939/21 – 數(shù)據(jù)鏈路層

本文檔定義了 CAN 幀（29 位標(biāo)識(shí)符和 PGN 等）的使用和傳輸協(xié)議函數(shù)，這些函數(shù)定義了如何在J1939 總線網(wǎng)絡(luò)上傳輸長于 8 字節(jié)的報(bào)文。

J1939 報(bào)文被組織到由標(biāo)識(shí)符和 8 個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)組成的協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU）中。大于單字節(jié)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)首先以最低有效字節(jié)（LSB）發(fā)送。J1939 使用支持?jǐn)U展標(biāo)識(shí)符（29 位）的 CAN 2.0B。

CAN 標(biāo)識(shí)符由優(yōu)先權(quán)位（3 位），保留位（1 位），數(shù)據(jù)頁位（1 位），PDU 格式位（1 個(gè)字節(jié)），特定 PDU 位（1 個(gè)字節(jié)）和源地址（1 個(gè)字節(jié)）組成。

有兩種不同的?PDU 格式：

? PDU1 格式用于發(fā)送具有特定目標(biāo)地址的報(bào)文。

? PDU2 格式只能發(fā)送廣播。

標(biāo)識(shí)符中的 PDU 格式字節(jié)決定報(bào)文格式。如果 PDU 格式字節(jié)小于 240（0xF0），則格式為 PDU1，如果 PDU 大于 239，則為 PDU2。

該 J1939 文檔還描述了 5 種類型的報(bào)文類型：命令，請(qǐng)求，廣播/響應(yīng)，應(yīng)答和組功能。

傳輸協(xié)議提供用于發(fā)送長于 8 字節(jié)的報(bào)文的功能，因?yàn)樗鼈儾贿m合安排在單個(gè) CAN 幀中。在J1939 中，這些報(bào)文被分割成 7 字節(jié)的分組，每個(gè)分組含有序列號(hào)。有用于處理分段報(bào)文的通信的特殊連接管理（CM）報(bào)文。這類報(bào)文示例如：請(qǐng)求發(fā)送（RTS），清除發(fā)送（CTS）和廣播通告報(bào)文（BAM）。分段的報(bào)文可以被發(fā)送到指定設(shè)備或作為廣播。CM 報(bào)文在發(fā)送者和接收者之間提供虛擬連接和握手過程。發(fā)送方請(qǐng)求發(fā)送分段報(bào)文，接收方回答其目前可以接收多少個(gè)段（圖4）。分段報(bào)文可以作為廣播發(fā)送，并且在發(fā)送者和接收者之間無需握手。

J1939/31 – 網(wǎng)絡(luò)層

本文檔描述 J1939 網(wǎng)絡(luò)不同段之間進(jìn)行通信需要的服務(wù)和功能。段可以是子網(wǎng)，其由可“看到”相同信號(hào)的 ECU 進(jìn)行定界。J1939/31 描述了四種在段之間為網(wǎng)絡(luò)互連提供功能的 ECU 類型：中繼器（轉(zhuǎn)發(fā)）、網(wǎng)橋（轉(zhuǎn)發(fā)和過濾）、路由器（轉(zhuǎn)發(fā)、過濾和地址轉(zhuǎn)換）和網(wǎng)關(guān)（轉(zhuǎn)發(fā)、過濾、地址轉(zhuǎn)換和報(bào)文重組）。

J1939/71 – 車輛應(yīng)用層

本文檔描述并定義了“標(biāo)準(zhǔn)”參數(shù)，這些參數(shù)在報(bào)文幀中組合在一起并賦予 PGN。本文檔每年大概更新四次，以包含新的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)和報(bào)文。

文檔中定義了不同長度的參數(shù)：1、2 和 4 字節(jié)。如果參數(shù)最高有效字節(jié)的值是 0xFE，則表示存在錯(cuò)誤；如果值是 0xFF，則表示參數(shù)不可用。本文檔還建議根據(jù)參數(shù)的長度和物理屬性進(jìn)行適當(dāng)?shù)目s放，限制和偏移。

參數(shù)的描述開始于要表示的值的名稱和說明（即，用于獲取參數(shù)值的測量方法）。以下信息描述參數(shù)的內(nèi)容：

??數(shù)據(jù)長度（字節(jié)）

??精度（標(biāo)度和偏移、測量單位）

??數(shù)據(jù)范圍（標(biāo)定刻度后物理值的范圍）

??類型（狀態(tài)、測量值）

??可疑參數(shù)號(hào)（SPN）（參數(shù)特定號(hào)）

??PGN（參考發(fā)送的報(bào)文幀）

每個(gè)參數(shù)組都被一個(gè)名稱定義，內(nèi)含以下信息：

??傳輸重復(fù)率（間隔或請(qǐng)求時(shí)間）

??數(shù)據(jù)長度（字節(jié)）

??數(shù)據(jù)頁（0 或 1，與 PGN 有關(guān)）

??PDU 格式（0 到 255，與 PGN 有關(guān)）

??特定 PDU（取決于 PDU 格式）

??默認(rèn)優(yōu)先級(jí)（值在 0 和 7 之間， 0 是最高優(yōu)先級(jí)）

??參數(shù)組編號(hào)（PGN）

??數(shù)據(jù)參數(shù)字節(jié)（包括參考和字節(jié)順序的所有參數(shù)）

大部分內(nèi)部報(bào)文以廣播形式發(fā)送，沒有特定的目標(biāo)地址。

J1939/73 應(yīng)用層 – 診斷

本文檔定義用于訪問診斷和校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的函數(shù)和報(bào)文。有一些預(yù)定義的診斷報(bào)文（DM）用于：

??讀寫 ECU 內(nèi)存

??在運(yùn)行時(shí)報(bào)告診斷信息

??標(biāo)識(shí)燈狀態(tài)

??讀取和清除診斷故障代碼（DTC）

??啟動(dòng)/停止廣播 DM

本文檔較新版本包含關(guān)于診斷故障代碼（DTC）解釋的其它信息。DTC 是繼承自 J1587 的 32 位標(biāo)識(shí)符，由 4 個(gè)元素組成：可疑參數(shù)號(hào)（SPN），故障模式標(biāo)識(shí)符（FMI），發(fā)生次數(shù)（OC）和 SPN轉(zhuǎn)換方法。DTC 與源地址一起標(biāo)識(shí)組件或子系統(tǒng)。

J1939/81 – 網(wǎng)絡(luò)管理

本文檔包含有關(guān) ECU 名稱內(nèi)容的信息以及 ECU 如何使用該名稱聲明尋址。該名稱是 64 位（8 字節(jié)）長的數(shù)字，為每個(gè) ECU 提供唯一的標(biāo)識(shí)。該名稱有兩個(gè)主要目的：

? 提供 ECU 的描述，包括功能。

??作為在聲明地址時(shí)可用于仲裁的數(shù)值。

J1939/81 文檔還描述了地址聲明過程的工作原理。文檔中基本上定義了三種類型用于此目的的報(bào)文。

??聲明主張的地址（PGN 59904）。發(fā)送這個(gè)報(bào)文來檢索網(wǎng)絡(luò)上其它設(shè)備所使用地址的信息。

??聲明地址（PGN 60928）?？梢苑殖桑?/p>

1. 聲明的地址，被發(fā)送以申明地址或作為對(duì)“請(qǐng)求地址聲明”報(bào)文的響應(yīng)以指示設(shè)備的地址。源地址設(shè)置為聲明的地址。

2. ?地址無法聲明。當(dāng) ECU 地址申明進(jìn)程失敗時(shí)發(fā)送該報(bào)文。如果 ECU 地址聲明進(jìn)程失敗并收到“請(qǐng)求地址聲明”的報(bào)文，則可以發(fā)送地址不能聲明作為響應(yīng)。源地址設(shè)置為 0×254，表示無地址。

??命令地址（PGN 65240）。用于將 ECU 設(shè)置為特定地址。這可以由診斷工具或互連 ECU（網(wǎng)橋，網(wǎng)關(guān)）完成。

當(dāng)執(zhí)行地址仲裁時(shí)，名稱將被視為一個(gè) 8 字節(jié)的數(shù)值，值越小，優(yōu)先級(jí)越高。