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SAEJ1939协议吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室底盘控制研究室丁海涛杨建森2008年10月30日厦门金龙SAEJ1939培训22008年10月30日大纲)SAEJ1939概述)物理层（SAEJ1939-11）)数据链路层(SAEJ1939-21))网络层(SAEJ1939-31))应用层（SAEJ1939-71）)故障诊断（SAEJ1939-73))网络管理层(SAEJ1939-81))应用实例厦门金龙SAEJ1939培训32008年10月30日)SAEJ1939协议：是由美国汽车工程师协会（SAE）制定的主要针对商用车的CAN总线通讯协议)基础:CAN2.0B协议)对象：客车和载重货车；船舶、农业机械等非路面设备SAEJ1939协议概述厦门金龙SAEJ1939培训42008年10月30日SAEJ1939协议文档结构)SAEJ1939车辆网络串行通信的控制总标准Revised2007-10-9)SAEJ1939/01卡车及客车等路面控制及信息网络Issued2000-09-1)SAEJ1939/02农业设备等非路面控制及信息网络Issued2006-08-23)SAEJ1939/05发动机故障诊断方面的应用Issued2008-2-21)SAEJ1939/11物理层，250K比特/秒，屏蔽双绞线Revised2006-9-18)SAEJ1939/13物理层，非车载诊断连接器Revised2004-3-11)SAEJ1939/15物理层，250K比特/秒，非屏蔽双绞线Revised2008-8-21)SAEJ1939/21数据链路层Revised2006-12-22)SAEJ1939/31网络层Revised2004-4-2)SAEJ1939/71车辆应用层Revised2008-1-28)SAEJ1939/73诊断应用层Revised2006-9-8)SAEJ1939/74应用层信息配置Revised2006-11-21)SAEJ1939/75应用层设置及工业化Revised2007-06-21)SAEJ1939/81网络管理层Revised2003-5-8)SAEJ1939/82相容性-卡车和客车Issued2008-8-11厦门金龙SAEJ1939培训52008年10月30日CAN的发展概况)20世纪80年代，Bosch的工程人员开始研究用于汽车的串行总线系统)1986年，Bosch在SAE（汽车工程师协会）大会上提出了CAN)1987年，INTEL就推出了第一片CAN控制芯片—82526；随后Philips半导体推出了82C200。)1991年9月BOSCH公司发布了CAN技术规范2.0，该技术规范包括A和B两部分。)1993年，CAN的国际标准ISO11898公布)1994年，美国SAE以CAN2.0B通信协议为基础，制定了面向客车和载重货车的CAN网络通信协议SAEJ1939厦门金龙SAEJ1939培训62008年10月30日CAN与SAEJ1939的关系安全性经济性舒适性ABS电喷主动悬架线束增多可靠性下降故障检测难减少线束提高信号利用率诊断CAN社会发展SAEJ1939电子技术网络技术厦门金龙SAEJ1939培训72008年10月30日SAEJ1939与OSI模型的关系OSISAEJ1939+CAN2.0B与OSI七层模型对应的SAEJ1939协议分层模型)OSI模型：即开放式通信系统互联参考模型(OpenSystemInterconnection)，是国际标准化组织(ISO)1984年提出的一个网络互连模型，分七层)功用：提供一个标准的规范，对应各层功能来制定协议厦门金龙SAEJ1939培训82008年10月30日大纲)SAEJ1939概述)物理层（SAEJ1939-11）)数据链路层(SAEJ1939-21))网络层(SAEJ1939-31))应用层（SAEJ1939-71）)故障诊断（SAEJ1939-73))网络管理层(SAEJ1939-81))应用实例厦门金龙SAEJ1939培训92008年10月30日物理层（PhysicalLayer）物理层主要定义电气接口和物理介质，实现网络中电控单元（ECU）之间的电连接)机械特性—指明接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等等)电气特性—指明在接口电缆的各条线上出现的电压范围)功能特性—指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义实现方式：由半导体厂家以及其他元器件生产厂家提供器件来实现。厦门金龙SAEJ1939培训102008年10月30日物理层基本要求)物理介质为特征阻抗120Ω的屏蔽双绞线)传输速率为250kbit/s)差动电压方式传输信号)终端电阻为120Ω)最大传输线长度为40M)考虑到总线上的电气负担，同一网络内最多ECU数目为30个130050330020670010100005距离m速率kbps401000130500270250530125620100CAN总线上两个节点间的最大距离以J1939/11为例厦门金龙SAEJ1939培训112008年10月30日物理层的几个概念)高电平传输线：CAN_H（黄）)低电平传输线：CAN_L（绿）)屏蔽线：CAN_SHLD)差动电压：VdiffCAN_HVCAN_LVdiffV__diffCANHCANLVVV=−)总线电平：隐性(1)和显性(0)厦门金龙SAEJ1939培训122008年10月30日物理层的几个概念)内部电阻)内部电容)差动内部电阻)差动内部电容厦门金龙SAEJ1939培训132008年10月30日物理层的几个概念)位时间tB：一比特的持续时间，本标准对应于250kbit/s位时间是4μs相位缓冲段2相位缓冲段1传播段同步段标准位时间采样点z同步段：同步总线上的不同ECUz传播段：补偿网络中由于总线传播时间和ECU内部延迟时间造成的物理延迟时间z相位缓冲段：补偿边沿的相位误差z采样点：指读取并解释总线上各位值的一个时间点厦门金龙SAEJ1939培训142008年10月30日物理层－电气特性V32.0-3.0VCAN_L额定电池电压24VV32.0-3.0VCAN_H最大电压V16.0-3.0VCAN_L额定电池电压12VV16.0-3.0VCAN_H最大电压条件单位最大值额定值最小值符号参数从总线上断开的ECU的VCAN_H和VCAN_L的限制40米的总线长度从信号的10％到90％处测得ns500200trtf信号上升下降时间40米的总线长度μs2.5tavail可用时间50250Coff差动内部电容值250kbit/s，CAN_H和CAN_L相对于地pF100500Cin内部电容值μs0.90.0tECU内部延迟时间250kbit∕sμs4.0024.0003.998tB位时间条件单位最大值额定值最小值符号参数与总线断开的ECU的交流参数厦门金龙SAEJ1939培训152008年10月30日物理层－电气特性无负载V3.02.52.0VCAN_H总线电压输出特性V0.5-1.0Vdiff差动电压输入范围无负载kΩ155Rin内部电阻无负载kΩ10010Rdiff差动内部电阻无负载mV50-1200Vdiff差动电压输出特性V3.02.52.0VCAN_L条件单位最大值额定值最小值符号参数从总线上断开的ECU的隐性状态的直流参数—隐性状态从总线上断开的ECU的显性状态的直流参数—显性状态V5.03.53.0VCAN_H总线电压输出特性V5.01.0Vdiff差动电压输入范围V3.02.01.5Vdiff差动电压输出特性V2.01.50.0VCAN_L条件单位最大值额定值最小值符号参数厦门金龙SAEJ1939培训162008年10月30日物理层－电气特性所有ECU连接在总线上时表示显性状态的总线电压参数-显性状态所有ECU连接在总线上时表示隐性状态的总线电压参数-隐形状态V4.52.50.1VCAN_L总线电压mV120-400Vdiff总线差动电压条件单位最大值额定值最小值符号参数V3.02.01.2Vdiff总线差动电压V7.03.5VCAN_H总线电压V5.0V1.52.0VCAN_L条件单位最大值额定值最小值符号参数厦门金龙SAEJ1939培训172008年10月30日物理层－电气特性电气特性主要为IC生产商生产CAN收发器等器件提供技术要求，并提供了检验方法。从SAEJ1939应用的角度讲，不必过于关心物理层的这些电气规范，只要选择了合适的CAN收发器等硬件部件，以上规范就可以得到满足。厦门金龙SAEJ1939培训182008年10月30日屏蔽双绞线电缆的技术要求0.760ac0.8mm2的导线8.56.0dc电缆直径mm3.052.23dci绝缘直径mm20.508ac0.5mm2的导线电缆尺寸导线对屏蔽pF/m110700CsΩ132120108Z阻抗3.52.5dci绝缘线直径两导线间pF/m75400Cb单位电容67％ns/m5.0rp单位线延迟在20℃时测得(1)mΩ/m50250rb单位电阻条件单位最大值额定值最小值符号参数厦门金龙SAEJ1939培训192008年10月30日终端电阻与连线拓扑终端电阻（110Ω‾130Ω，一般选120Ω）减小电信号反射Ⅰ型ECUⅡ型ECU(必须作标记！)厦门金龙SAEJ1939培训202008年10月30日接线网络布局及参数RL不位于ECU之内m0d0从RL起的最小距离m400.1d节点距离m10S电缆短线长度不包括电缆短截线m400L总线长度条件单位最大值额定值最小值符号参数厦门金龙SAEJ1939培训212008年10月30日屏蔽线接地规范基本要求：屏蔽线不能断线，且只能在一点接地接地点推荐的选择次序：（1）连接到最小的电子噪声点处；（2）使用阻抗尽可能低的连接；（3）采用与网络中心最近的连接点接地。总线上的每个节点也都应提供一个供选择的接地屏蔽点。CAN_SHLD导线的连接器应通过串联的电阻和电容达到最佳的接地效果。推荐值为R＝1Ω及C＝0.68μF。厦门金龙SAEJ1939培训222008年10月30日连接器规范对于屏蔽双绞线的连接需要专用的连接器，保证屏蔽不断线；分为A类和B类两类连接器，可组合成多种接头。厦门金龙SAEJ1939培训232008年10月30日“短截线连接器”（针状连接器）的尺寸（A类）注：塑料额定温度为-55℃到+125℃，针头是镀金铜的厦门金龙SAEJ1939培训242008年10月30日“直通连接器”（孔状连接器）尺寸（B类）注：塑料额定温度为-55℃到+125℃，针头是镀金铜的厦门金龙SAEJ1939培训252008年10月30日连接器电气参数V16VCAN_HMHz25f传输频率Ω140120100ZC特性阻抗mΩ10RT接触电阻mA500Ip峰值电流mA80250I电流V32VCAN_L电压条件单位最大值额定值最小值符号参数厦门金龙SAEJ1939培训262008年10月30日小结1.SAEJ1939协议对物理层的基本要求2.终端电阻要求与连线拓扑3.接线网络布局与参数4.屏蔽线接地要求5.传输电缆技术要求6.连接器技术规范与类型厦门金龙SAEJ1939培训272008年10月30日大纲)SAEJ1939概述)物理层（SAEJ1939-11）)数据链路层(SAEJ1939-21))网络层(SAEJ1939-31))应用层（SAEJ1939-71）)故障诊断（SAEJ1939-73))网络管理层(SAEJ1939-81))应用实例厦门金龙SAEJ1939培训282008年10月30日数据链路层（DataLinkLayer）数据链路层：为物理连接之间提供可靠的数据传输。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。实现方式：主要通过IC厂家提供的CAN控制器来实现。厦门金龙SAEJ1939培训292008年10月30日几个基本概念※帧（Frame）:组成一个完整信息的一系列有序的数据位。帧又被划分成几个域，每个域包括了预定义类型的数据。※C