SAE J1939协议

### SAE J1939协议详解 #### 一、J1939协议基础知识 SAE J1939是一种广泛应用于商用车辆、农业机械、工程机械等领域的车载网络通信协议，它基于Controller Area Network (CAN)技术。该协议不仅定义了数据交换的标准，还规范了车辆电子系统之间的通信方式，确保不同制造商生产的设备之间能够实现互操作。 ##### 1.1 CAN2.0B消息格式规范 - **标准帧**：由11位标识符组成，适用于早期CAN网络中的简单通信需求。 - **扩展帧**：由29位标识符构成，提供更大的地址空间，增强了网络的灵活性和功能性。 根据SAE J1939协议的要求，所有设备必须使用扩展帧格式进行通信。虽然标准帧格式可以在网络中存在，但其使用方式需符合文档中规定的特定条件。 #### 二、协议数据单元（PDU） SAE J1939协议数据单元(PDU)由以下七个关键组成部分构成： - **优先级**：3位，用于优化报文的传输延迟。优先级范围从0（最高）至7（最低），默认情况下控制报文优先级设置为3，其余报文则设置为6。 - **保留位**：1位，默认值为0，目前未分配具体用途。 - **数据页**：1位，当已分配所有参数组时，其值为0。 - **PDU格式**：8位，用于区分两种PDU格式——PDU1和PDU2。PDU1用于向特定目的地址或全局地址发送数据，而PDU2用于向全局地址发送全局广播。 - **PDU特定域**：8位，其含义由PDU格式决定。对于PDU1格式，这部分表示目标地址（DA）；对于PDU2格式，则表示组扩展值（GE）。 - **源地址**：8位，标识发送节点，确保标识符的唯一性。 - **数据域**：存储0至8字节的数据。当需要传输超过8字节的数据时，需要使用传输协议。 ##### 2.1 PGN计算规则 - 当PDU格式(PF)<240时，PGN=0x00PF00，此时PDU特定域(PS)被设为0。 - 当PDU格式(PF)>=240时，PGN=0x00PFPS，其中PS为组扩展值，用于区分不同的参数组。 通过这种方式，SAE J1939协议能够支持高达8672个参数组符号（PGN），极大地丰富了网络中的数据类型和应用场景。 #### 三、报文传输 SAE J1939中的报文遵循小端模式传输，即先发送低字节。报文主要分为以下几类： - **命令报文**：从某一源地址向特定目标地址或全局目标地址发送命令的参数组。 - **请求报文**：请求从全局或特定目标地址获取信息。 - **广播/响应报文**：最常用的报文类型，用于大多数总线数据交互场景。 - **确认报文**：用于确认消息接收或发送的状态。 - **组功能报文**：用于执行特定的功能或指令。 #### 四、应用层面的理解 在SAE J1939的应用层面，PGN和SPN的概念非常重要： - **PGN（Parameter Group Number）**：参数组编号，是24位的值，包括保留位(R)、数据页(DP)、PDU格式(PF)以及PDU特定域(PS)。 - **SPN（Signal Parameter Number）**：参数组下的具体参数编号。 PGN可以理解为一组按照特定方法分类的参数集合，而每个具体的参数都有其独立的SPN编号。 #### 五、多帧传输 对于需要传输超过8字节数据的情况，SAE J1939引入了多帧传输机制： - **请求发送（RTS）**：控制字节为16，用于指定目标地址并发起传输请求。报文中还包括整个报文的字节数、数据包个数等信息。 - **准许发送（CTS）**：控制字节为17，用于指示接收方准备好接收数据。包含可发送的数据包数量和当前数据包编号等信息。 - **报文结束应答（EOT）**：用于表示传输结束。 通过这种机制，SAE J1939能够高效地处理大容量数据传输任务，提高了车载网络的灵活性和可靠性。