数据链路层SAE J1939-21

（SAE1939-21：1999MOD）国家标准化管理委员会ICSGB/TXXXX.4－XXXX商用车控制系统局域网络（CAN）通信协议第4部分：数据链路层（英文名称）（征求意见稿）20xx-xx-xx发布20xx-xx-xx实施GB/TXXXX.4－XXXX前言GB/T××××《商用车控制系统局域网络（CAN总线）通信协议》包括11个部分：—第1部分：物理层—屏蔽双绞线(250K比特/秒)—第2部分：物理层—非车载诊断连接器—第3部分：物理层—非屏蔽双绞线(250K比特/秒)—第4部分：数据链路层—第5部分：应用层—车辆—第6部分：应用层—诊断—第7部分：网络管理—第8部分：参数组分配—第9部分：地址和标识分配—第10部分：可疑参数编号（SPN）—第11部分：网络层本标准为GB/T××××的第4部分，对应于SAE1939-21：2001《数据链路层》，本标准与SAE1939-21的一致性程度为修改采用（技术内容完全等同），主要差异如下：—增加了“范围”及“规范性引用文件”—原文引用了1939概述部分的术语,本标准将适用的大部分术语抄写过来,并给出了定义.本标准的附录A、B、C、D均为资料性附录。本标准由全国汽车标准化技术委员会提出。本标准由全国汽车标准化技术委员会归口。本标准由负责起草。本标准主要起草人：GB/TXXXX.4－XXXX汽车控制系统局域网络（CAN总线）通信协议第4部分：数据链路层1范围本部分规定了CAN总线的数据链路层的技术要求。本部分适用于M2、M3及N类车辆。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文GB/T××××.5应用层—车辆GB/T××××.7网络管理GB/T××××.8参数组分配GB/T××××.9地址和标识分配3术语和定义本标准采用下列术语和定义。3．1帧Frame组成一个完整消息的一系列数据位。帧又被划分成几个域，每个域包括了预定义类型的数据。3．2CAN数据帧CANDataFrame组成传输数据的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。3．3扩展帧ExtendedFrameCAN2.0规范中定义的使用29位标志符的CAN数据帧；3．4标准帧StandardFrameCAN2.0ｂ规范中定义的使用11位标识符的CAN数据帧；3．5包Packet一个单一的CAN数据帧就是一个包。当一条消息包含参数组的数据长度小于等于８个字节时，这样的消息也称为包。3．6消息Message指一个或多个具有相同参数组编号的“CAN数据帧”。3．7多包消息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消息。每个CAN数据帧拥有相同的标识符，但在每个包中数据不同。3．8参数组ParameterGroup（PG）在一消息中传送参数的集合。参数组包括：命令、数据、请求、应答和否定应答等。不论是单包消息还是多包消息，参数组都被看作数据。因为参数组与源地址无关，因此可以从任何源地址发送任意的参数组。3．9参数组编号ParameterGroupNumber（PGN）3字节，24位，包括保留位、数据页、PDU格式和组扩展域等。参数组编号唯一标识一个参数组；3．10协议数据单元ProtocolDataUnit（PDU）协议数据单元是一种特定的ＣＡＮ数据帧格式。３．１１协议数据单元格式ProtocolDataUnitFormat（PF）29位标识符中的一个８位数据域，用于识别协议数据单元的格式，并且全部或部分用作参数组的标号。另外，它还是ＰＧＮ的一个域。3．11特定协议数据单元PDUSpecific（PS）29位标识符中的一个8位数据域，其具体定义由协议数据单元格式（ＰＦ）的值决定。该域可能是表示目标地址（DA），也可能是组扩展（GE）。另外，它还是ＰＧＮ的一个域。3．121型协议数据单元PDU1Format用于发送到指定目标地址（DA）的消息。特定协议数据单元（PS）中包含了目标地址（特定或全局）；3．132型协议数据单元PDU2Format用于发送使用组扩展技术的消息。这种协议数据单元不包含目标地址。对于这种格式的协议数据单元，特定协议数据单元（PS）域表示组扩展；3．14标识符IdentifierCAN仲裁域的标识部分3．15数据域DataFieldCAN数据帧中包含应用层定义的0-64位数据；3．16数据页DataPageCAN数据帧标识符中用来选择两页参数组编号中一页的一个位。它为参数组编号将来的扩展提供了可能。另外，它还是ＰＧＮ的一个域。3．17目标地址DestinationAddress，DA２９位ＣＡＮ标识符中的ＰＳ域，表明需要接收该消息ＥＣＵ的地址。3．18帧起始StartofFrame（SOF）CAN数据帧中用来表示帧开始的第一个数据位；3．19帧结束EndofFrame，EOF标志CAN数据帧结束的7位的域；3．20组扩展GroupExtension（GE）CAN数据帧PDU中的一个域，是决定参数组编号时必不可少的信息；3．21优先权Priority在标识符中一个3位的域，设置了传输过程中的仲裁优先级。最高优先级为0，最低优先级为7。3．22保留位ReservedBit在29位标识符中为将来定义而保留的一个数据位。另外，它还是ＰＧＮ的一个域。3．23肯定应答Acknowledgement，ACK确认所请求的动作已经被理解并完成；3．24否定应答Negative-AcknowledgmentNACK表明某个设备不能理解一个消息或者无法实现一个请求操作。3．25节点Node将电控单元与网络相连的硬件。一个节点在网络中可能拥有多个地址；3．26地址Address８位位域，用于决定消息源（或者目标）。3．27位填充BitStuffing用于保证发送或接收的消息具有保持最小数量的显性位或隐性位跳变的处理程序，进而实现CAN数据帧中的位流正确的再同步。更详细的讨论参见CAN的说明；3．28空闲状态Idle没有节点传输或试图传输数据时的CAN总线状态；3．29首选地址PreferredAddress在声明地址时，电控单元首先尝试使用的地址。3．30仲裁Arbitration解决一个或多个ECU在获取对共用总线的访问权时冲突的过程。4符号缩写的含义ACK确认NACK否定BAM广播公告消息P优先级CAN控制器局域网PDU协议数据单元CRC循环冗余码校验PFPDU格式CTS清除发送PGN参数组编号DA目标地址PS特定PDUDLC数据长度码GE组扩展DP数据页DA目标地址EOF帧结束R保留ID标识符RTR远程传输请求IDE标识符扩展位SA源地址LLC逻辑链路控制SOF帧起始LSB最低有效字节或位SRR代用远程请求MAC介质访问控制TP传输协议MF制造商Th保持时间MSB最高有效字节或位Tr响应时间NA禁用un未定义5要求数据链路层为物理连接之间提供可靠数据传输。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。流控制是以统一的消息（帧）格式实现的。5.1消息/帧格式消息格式遵循CAN规范。本标准参考的CAN规范是1991年9月的“CAN2.0B”。但必须分清本标准与CAN规范的差别，二者有冲突的地方必须以本标准为准。比如，在消息路由部分，CAN规范中定义不使用节点地址，而在本标准中规定必须使用节点地址。本标准定义的网络要求采用节点地址寻址以防止多个节点使用同一个标识符（ID）。另外，本标准中有许多在CAN规范中没有定义的附加要求。“CAN2.0B”包括两种消息格式：标准帧和扩展帧。与“CAN2.0B”的兼容性意味着，在同一网络中通过采用位编码的方式可以识别出这两种格式的消息。因此，在本标准定义的网络中这两种格式的消息都可以存在。但本标准只针对扩展帧格式定义了一套完整的标准化通信策略。所有标准帧格式消息都必须按照本标准中定义的规则作为专用消息使用。采用本标准的设备必须使用扩展帧格式。网络中可以有标准帧格式消息，但仅限于本标准中定义的部分。注：标准帧设备不响应网络管理消息，不支持标准化通信。如图1所示，CAN数据帧被分成不同的位域。CAN标准帧和扩展帧格式消息的区别在于仲裁域和控制域的位数和对位域的识别不同。CAN标准帧消息如A所示，仲裁域有11位标识符。CAN扩展帧消息如B所示，仲裁域有29位标识符。本标准将CAN数据帧格式的仲裁域的29位标识符作了进一步的定义，如表1。在表1中分别描述了CAN网络的29位标识符、本标准的29位标识符、CAN网络的11位标识符和本标准的11位标识符中的仲裁域和控制域。本标准每个位分配的详细定义见5.2。在本标准中，CAN数据帧数据域包括从字节1到字节8。字节1的最高位（位8）是紧接着DLC域发送的第一位，字节8的最低位（位1）是最后发送的数据位，紧接着的是CRC域。5.1.1消息帧格式—CAN2.0B扩展帧格式CAN扩展帧的格式如图1所示，包含一个单（个）一的协议数据单元（PDU）。PDU包含7个域。这些域的信息由应用层提供，包括优先级、保留位、数据页、PDU格式、特定PDU(目标地址、组扩展或专用)、源地址和数据域。PDU将被封装在一个或多个CAN数据帧中，通过物理介质传输到其他网络设备。本标准支持的开放系统互连（OSI）模型如图2所示。注：某些参数组定义要求使用一个以上的CAN数据帧来发送消息。A.CAN标准帧格式位填充EOF7ACK段2CRC151位数据段控制段6位仲裁段12位11111140-64SOF标识符RTRIDEr0DLC数据段CAN数据帧位填充为127位的最大帧长度CRC分隔符无位填充B.CAN扩展帧格式位填充`EOF7位11111SOF标识符SRRIDECAN扩展数据帧位填充为150位的最大帧长度CRC分隔符ACK段CRC15120-64数据段数据段控制段6位DLC411RTR18标识符扩展r1r01无位填充仲裁段32位图1CAN数据帧节点1节点5定义：R定义：R是保留位，DP是数据页，PF是PDU格式，PS是特定PDU,SA是源地址图2OSI在本标准中的应用表1本标准和CAN的仲裁域与控制域的对照表应用层网络层数据链路逻辑链接控制介质访问控制物理层优先级，R,DP,PF,SA,数据一个或多个PDU一个或多个CAN数据帧优先级，R,DP,PF,SA,数据应用层一个或多个PDU网络层数据链路逻辑链接控制介质访问控制物理层一个或多个CAN数据帧1.专用11位标识符的要求格式。2.在CAN中定义的位，在本标准中定义不变。3.备注：SOF-帧起始位P#-本标准优先级位#nID##-标识位#nR#-本标准保留位#nSRR-代用远程请求SA#-本标准目标地址#nRTR-远程传输请求位DP-本标准数据页IDE-标识符扩展位PF#-本标准PDU格式位#nr#-CAN保留位PS#-本标准特定PDU位#nDLC#-数据长度码位#n（d）-显性位29位标识符CAN29位标识符本标准帧位位置11位标识符CAN11位标识符本标准（1）SOFSOF(2)1SOFSOF(2)ID28P32ID11P3ID27P23ID10P2ID26P14ID9P1ID25R15ID8SA8ID24DP6ID7SA7ID23PF87ID6SA6ID22PF78ID5SA5ID21PF69ID4SA4ID20PF510ID3SA3ID19PF411ID2SA2ID18PF312ID1SA1SRR(r)SRR(2)13RTR(x)IDE(r)IDE(2)14IDE(x)RTR(2)(d)ID17PF215r0IDE(2)ID16PF116DLC4DLC4ID15PS817DLC3DLC3ID14PS718DLC2DLC2ID13PS619DLC1DLC1ID12PS520ID11PS421ID10P