汽车内部网络jlU快充网络
SAE J1939
CAN规范只包括了物理层和数据链路层，是一个可以封装在通信控制器集成电路芯
片内部的规范。
SAE J1939以CAN为基础，其物理层和数据链路层基本上沿用了CAN规范，并增加了
网络层、应用层和网络管理规范。
SAE J1939目前已经发布的规范如下：
J1939/01 卡车、公共汽车控制与通信网络
J1939/12 物理层，250Kbps, 四线双绞线
J1939/13 物理层，诊断连接器
J1939/31 网络层
J1939/71 车辆应用层
J1939/72 虚拟终端应用层
J1939/73 应用层-诊断
J1939/81 J1939网络管理协议
通信参考模型比较
J1939的物理连接与网络拓扑
总线由CAN-H、CAN-L、 CAN-SHLD导线组成；CAN-H为黄色、CAN-L为绿色。
网段由屏蔽双绞线对组成，允许用分枝短线将每个ECU连接到总线上，不要求每个E
CU直接接近总线。
网段上的ECU数量
SAE J1939汽车内部网络是将许多电控单元ECU连接成的网络的物理实现。ECU的数
量受到总线上负荷的限制。根据现有规范对电气参数的规定，在一个给定的网段上，ECU的
最大数量被限制为30
网段以250 Kbps 的数据传输速率运行，
为防止信号反射，使网段运行对电子信号的影响最小，在总线的每个终端都应连接
终端电阻
每个部件均有终端电阻（120 ），终端电阻采用支架安装，以便调整。同时，终端
电阻同网络线之间通过跳线相连,以便灵活搭配。
J1939网络可以由一个或多个网段组成，网段间由网络互连ECU(如网桥)连接。
J1939报文帧的格式与定义
J1939为采用CAN 2.0B扩展帧格式。
J1939 29位ID的位定义图
SAE J1993进一步定义了CAN数据帧仲裁域的标识位
SAE J1993报文帧包含一个单一的协议数据单元PDU
PDU包括7个预定的域
优先级、保留位、数据页、PDU格式、PDU细节（可以是目标地址、组扩展或专有）
、源地址和数据域。
CAN数据帧中的SOF、SRR、IDE、RTR、部分控制域、CRC、ACK和EOF没有包括在PDU
内。因为这些部分完全由CAN规范控制，未被SAE J1939修改
J1939中29位ID的位定义图
优先级（P）。
这三位用于总线仲裁时优选发送到总线上的报文。它们被接收器完全屏蔽。报文的
优先级设置从最高的0（0002）到最低的7（1112）。
所有面向控制的报文其缺省优先级为3（011）。其它报文、专有报文、请求以及AK
C报文的缺省优先级为6（110）。随着参数组号PGN的分配情况和总线通信的变化，允许提高
或降低优先级。
保留位（R）。该保留位供SAE将来使用。不能与CAN的保留位混淆。传输时所有的
报文应该将SAE保留位设为0。
数据页（DP）。数据页位选择了参数组描述的一个辅助页。在第0页上可获得的所
有参数组号的分配完成后，再作对第1页的分配。
PDU格式（PF）。PDU格式域是一个8位域。J1939规定了PDU1和PDU2两种格式。
其值低于240为PDU1格式，其值为240~255为PDU2格式。
PDU1格式允许将参数组发送给一个指定目标或全局目标。
不能选用PDU2格式将PGN传送给特定目标。
PDU细节（PS）--这也是一个8位的域，它的定义取决于PDU格式（PF）域的内容。
当PDU格式（PF）域的值低于240，则PDU细节域表示的是一个目的地址；当PF域的值是240～
255时，则PDU细节域表示的是一个组扩展（GE）值
源地址SA域，共8位。网络中仅容许一个设备对应给定的源地址 ，应防止地址重复
数据域为 0～8字节的数据。当某参数组的数据字节等于或小于8时，数据域的所有
8个字节都可用。推荐使所有参数组号都保留8个数据字节
当需要9～1785个字节来表达某个参数组时，数据通信将由多个CAN数据帧完成。
在某一时刻需要传输的数据字节数小于9时，将在一个单一的将DLC设定为8的CAN数
据帧中被发送。
当某一参数组有9个或多于9个数据字节要传输时，则使用"传输协议功能"，以启动
和关闭多包参数组的通信
J1939 允许在同一网络中使用11位ID的设备
ECU的设计说明
J1939规范将工作在网络上的ECU分为标准ECU、网络互连ECU、诊断/开发工具几种
类型。
标准ECU指用于发动机﹑变速器﹑ABS系统﹑虚拟终端﹑仪表盘等的电控单元。标准
ECU不具备修改其他ECU源地址的能力
网络互联ECU---网络互联ECU用于网段互连.它们主要由中继器﹑网桥﹑路由器﹑网
关组成
诊断/开发工具用于分析﹑调试﹑开发、监视在网段上的ECU。
ECU的名称
SAE J1939规定，每个 ECU将至少有一个名称和一个与之关联的地址。
一个电控单元ECU中可能有多个名称与多个地址共存。容许多个作相同工作的ECU在
同一网络上共存，但要为每个ECU命名独特的名称。
名称可以用ECU的功能来表示 ，例如,1#发动机号﹑2#发动机号﹑1#变速器﹑ABS系
统等。通过名称指明在网络上可以找到的任何功能
ECU的首选地址
为了方便于网络初始化过程，通常使用的设备都有一个由委员会指派的首选地址。
采用首选地址可以避免多个设备企图在网络上宣称相同的地址
运用一个在上电之后分配地址的专门程序来解决可能发生的冲突。
每个ECU都必须有能力宣布它想要采用的地址，这是地址宣称特征。
在J1939网络上运行的ECU都应该有一个可用的首选地址。
首选地址的分配从0开始， 0 to 127 分配给在工业组0中最常用的ECU；128 to 24
7 留给行业特定分配；248 to 253 留给特殊的ECUs；
ECU的地址号不能超过254。 254 为空地址；255 为全局地址。ECU不能宣称空地址
和全局地址。
一个ECU可以要求有多个地址，以区别要发生的作用
ECU的能力类型
1）自组态ECU （Self-Configurable ECUs）。自组态ECU有能力动态地计算并宣称
一个网络上未用过的地址。大多数的服务工具和网桥都应该有这个能力。
2）命令组态ECU（Command Configurable ECUs）。命令组态ECU可以命令另一个EC
U采用一个给定的地址。网络互连ECU，如桥，或服务工具可以是命令组态ECU。接收该地址
的ECU则应发布一个地址宣称报文来确认收到了这个新命令的地址。即使在一个节点已经宣
称了一个合法的地址的情况下，也可以命令ECU接受一个新地址
ECU的能力类型（续）
3）维护性可组态ECU（ Service Configurable ECUs）。可由维护者修改其地址的
ECU，通常指采用DIP开关方式或服务工具可改变其地址的ECU。当采用 "commanded address
" 报文时，它的选项不同于命令组态。
4）不可组态ECU（ Non-Configurable ECUs）。这些ECUs既不能自组态，也不能接
受其它节点对它的命令组态。如果它们在宣称地址中失败，将不得不终止通信。
ECU的通信方式
ECU作为J1939网段上节点，有三种通信方式
有明确目的地址（包括采用全局目的地址255）的通信方式
采用PDU2格式的广播通信方式。其PF值为240-255，报文从单一或多个源节点传到
多个目的地。
既采用PDU1也采用PDU2格式的专有通信方式
ECU的处理能力
250 Kbps 的数据传输速率意味着每个数据位占400 S, 一个包含有8个字节数据域
的典型报文，其长度是128位（不包括填充位），大约占0.5 ms。而数据域为0个字节的最短
的报文有64位长。这意味着网段上每250微秒可能会出现一个新的报文。
作为接收节点的ECU，其处理器应该一直能处理（或缓存）多个紧接着的报文。这
就要求ECU有一定的RAM空间以及存储转换的处理时间。要求不能因ECU硬件或软件的设计限
制而导致报文丢失
应用数据的格式约定
为了使应用数据的收发双方能正确理解数据意义，应该对数据域内应用数据的格式
、排列顺序等作出相应规定。
对测量数据，如发动机转速、扭矩、踏板位置、电压、电流、温度值等，需要分别
设置其数据长度、有效范围、分辨率、量程范围、运行范围、所属参数组号、在数据域中的
排列位置、出错指示、故障参数号SPN等
对各种开关量，应统一规定表明其正处于正向、反向、闭合、断开、不起作用等状
态的状态代码，以及命令开关量处于上述某一状态的控制命令代码。
对发动机、变速器等车辆中常用的ECU，J1939规范中已经对它们的应用数据的格式
约定、参数等作出了详细规定，以便不同厂商生产的ECU在同一网络条件下工作时能相互理
解数据意义。
由于牵引车要挂接一个或多个拖车，并需要频繁地卸掉和加挂拖车，因而应在牵引
车、拖车和拖斗内各自采用单独的网段，由多网段组成的网络来支持系统工作。
当暴露在牵引车和拖车之间的总线发生故障时，牵引车上的J1939主子网段将继续
发挥作用，维持系统的正常工作。
在车辆内部网络节点ECU的数量较多时，也需要组成多网段的网络系统。各网段之
间采用网桥等网络互连ECU连接。
当网络系统中存在着多个网段时，需要网络管理来协调系统工作。
多网段的车辆内部网络系统 |
