【文章內(nèi)容簡介】 ──────┘ SAE J1939物理層標準與IS011898規(guī)范兼容并采用符合該規(guī)范的CAN控制器以及收發(fā)器，通訊速率最高可達到250 Kbps。采用PDU (Protocol Data Unit協(xié)議數(shù)據(jù)單元)傳送信息，每個PDU相當于CAN協(xié)議中的一幀，每個CAN幀最多可傳輸8個字節(jié)數(shù)據(jù)，因此PDU的傳輸具有很高的實時性。擴展幀格式的29位標志符定義每一個PDU的含義以及該PDU的優(yōu)先級。SAEJ1939協(xié)議主要作為汽車中應(yīng)用的通訊協(xié)議，對汽車中應(yīng)用到的各類參數(shù)進行了規(guī)定，參數(shù)的規(guī)定符合IS011992標準[34] 物理層定義了物理數(shù)據(jù)在總線上各節(jié)點間的傳輸過程，主要是連接介質(zhì)、線路電氣特性、數(shù)據(jù)傳輸?shù)木幋a/解碼、定時以及同步的實施標準。BOSCH CAN基本沒有對物理層進行定義。SAE J1939對物理層有詳細的定義，包括連接總線和連接器都有特定要求，在此不做詳述。數(shù)據(jù)鏈路層對于實驗臺協(xié)議制定很重要。SAE J1939的數(shù)據(jù)鏈路層的相關(guān)規(guī)定如下文。 1. CAN協(xié)議定義的標準和擴展信息禎SAE 格式為基礎(chǔ)。它將CAN的29位標識符進行了物理定義，同時制定了相應(yīng)數(shù)據(jù)定義，通過PDU (}辦議數(shù)據(jù)單元Protocol Data Unit)來實施和封裝。SAE J1939與CAN的幀定義的對應(yīng)關(guān)系如表24所示。CAN總線標準信息格式實施SAEJ 1939是通過PDU來實現(xiàn)的。每個PDU信息幀由七部分組成包括優(yōu)先權(quán)(P)、保留位(B)、數(shù)據(jù)頁(DP)，PDU格式(PF)，特定PDU (PS)、地址(SA)等。 ，PDU1和PDU2o PDU1為確定目標地址，PDU2為不確定目標地址。參數(shù)組只能采用其中的一種格式。之所以采用這兩種格式是為了既提供確定目標的通信又提供更多的參數(shù)組數(shù)的組合方式。 源地址的分配無須考慮消息優(yōu)先權(quán)、刷新速率以及重要性，順序分配即可。目前協(xié)議中尚未分配的源地址數(shù)量有限，因此必須分配給對車輛有顯著作用的功能，比如目前的發(fā)動機、傳動系、剎車、燃料系統(tǒng)等。計劃分配新源地址的功能必須與現(xiàn)有源地址功能有相當?shù)闹匾?，或者對大多?shù)SAE用戶有用才行。 PGN (Parameter Group Number)參數(shù)組數(shù)分配時，需要考慮的因素有優(yōu)先權(quán)、刷新速率、數(shù)據(jù)重要性、數(shù)據(jù)長度等。對卡車或其他用途的車而言，SAE J1939未分配的PGN也是有限的。SAE J1939的固有性能基本能滿足大量參數(shù)組的需求。目前主要有三種方式即A. PDU I當消息需要直接發(fā)送給某目標時。需要這 表24 SAE J1939與CAN的數(shù)據(jù)幀對應(yīng)關(guān)系Table 24 Corresponding relationship between SAE J1939 and CAN data frame┌────┬──┬─────────────┬──┬──┬───────────┐│ │SOF │11位標識符 │SRR │IDE │18位標識符 │├────┼──┼───┬─┬───┬───┼──┼──┼───┬───┬───┤│CAN擴展 │幀起│優(yōu)先 │R │數(shù)據(jù)頁│PF格 │SRR │擴展│PF │PS格 │源地 ││ 幀格式│始位│權(quán)位 │位│ DP │ 。吃 │位 │標識│ │ 。吃 │ 址 │├────┼──┼───┼─┼───┼───┼──┼──┼───┼───┼───┤│J1939格 │1 │24 │5 │6 │712 │13 │14 │15一16│1724 │2532 ││ 。吃 │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │├────┼──┼───┼─┼───┼───┼──┼──┼───┼───┼───┤│CAN幀格 │ │2826 │25│24 │23一18│ │ │1716 │158 │70 ││ 。吃 │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │└────┴──┴───┴─┴───┴───┴──┴──┴───┴───┴───┘樣特定目標的參數(shù)組。SAE J1939定義了轉(zhuǎn)矩控制消息發(fā)送給一個發(fā)動機，如有多個發(fā)動機，則消息只發(fā)送給一個需要的發(fā)動機。B. PDU2:它可用于幾種情況下，包括從一個或多個源發(fā)送到一個地址或多個地址。:專用通信也根據(jù)需求可分為PDU 1和PDU2兩種。由于一些原因，如不需要標準通信，或者專用通信非常重要時，可制定專用通信用的PGN。比如，很多通信節(jié)點在同一家廠商生產(chǎn)的設(shè)備中，并且信息對其他設(shè)備也沒有用時，就可以采用非標準的專用通信。 一般來說，參數(shù)分組原則為:按照功能(機油，冷卻液，燃油等)分，而不能按類型(溫度，壓力，速度等)。具有相近的刷新頻率(以減少等待/掛起時間)。應(yīng)屬于同一功能子系統(tǒng)。 3. SAE J1939 SAE J1939的消息類型目前支持5種消息類型即命令、廣播/響應(yīng)、請求、應(yīng)答和組功能。這些信息分類由PGN分配來實現(xiàn)，SAE J1939的附錄A中有PGN的分配實例。命令即把所要發(fā)送的報文分為發(fā)送到確定地址的報文和發(fā)送到全局地址的報文。請求即從具體的節(jié)點請求數(shù)據(jù)。 PGN發(fā)送到全局還是特定的地址應(yīng)該遵循以下原則:如果請求發(fā)送到全局地址，則應(yīng)答也發(fā)送到全局地址。否認應(yīng)答不能作為全局請求的回應(yīng)。如果請求發(fā)送到一個確定的地址，則應(yīng)答也發(fā)送到這個地址。對周期性的廣播和主動提供的數(shù)據(jù)，PDU 1格式的PGN或PDU2格式的PGN能夠發(fā)送到一個明確的目的地址或全局地址。 廣播/響應(yīng)用以廣播發(fā)送一個數(shù)據(jù)，這樣網(wǎng)絡(luò)上的所有的節(jié)點都可以接收到，并且不需要做出應(yīng)答。有兩種有效的應(yīng)答形式。第一種是由CAN協(xié)議提供的。至少有一個節(jié)點收到發(fā)送節(jié)點的數(shù)據(jù)時，就發(fā)送應(yīng)答幀確認數(shù)據(jù)已經(jīng)被接收。而且當沒有錯誤幀出現(xiàn)，就說明節(jié)點都正確接受到了數(shù)據(jù)。第二種形式的應(yīng)答是由應(yīng)用層提供的，是對明確的命令或請求的回應(yīng)。組是用來定義一些包含特殊功能的數(shù)組，例如所有權(quán)功能，網(wǎng)絡(luò)管理功能，多個數(shù)據(jù)包發(fā)送功能。每個組的功能都是由PGN來定義的。 ，具有兩大主要功能即消息封裝和重組、連接管理。數(shù)據(jù)大于8字節(jié)的消息不能在一個CAN數(shù)據(jù)幀中完成傳輸，必須分成若干小數(shù)據(jù)包，分別在若干個數(shù)據(jù)幀中進行傳輸。并當接收節(jié)點收到后解析并重組成原始的消息。為了使每個單獨發(fā)送的幀能在接收節(jié)點處正確地重組，數(shù)據(jù)的第一個字節(jié)被定義為封裝的序列號，為12550因此最大消息長度為255 X 7 bytes=1785 bytes。序列號從1開始順序編號直到消息被打包結(jié)束并順序發(fā)送出去。對于多封裝的廣播消息，每個包間的延時為50200 ms。對于多封裝特定目標的消息而言，傳輸節(jié)點在每個包間的延時最大時間不超過200 ms o 每一個數(shù)據(jù)包(除了最后一個包)都必須包括原始消息中的7個字節(jié)，而最后那一個數(shù)據(jù)包含有8個字節(jié)，其中有一個字節(jié)的序列號，至少一個字節(jié)和參數(shù)組相關(guān)的數(shù)據(jù)，剩余的都設(shè)為FF。每個數(shù)據(jù)包順序傳到接收端，按序列號排列組成長數(shù)據(jù)，并交由節(jié)點使用。連接管理是為特定目標的傳輸節(jié)點之間進行虛擬連接的建立、運行以及關(guān)閉。SAE J1939中的虛擬連接指兩個節(jié)點之間進行單個PGN長消息傳輸而建立的臨時連接，或者是從一到多進行的連接(此時不進行流管理和關(guān)閉)。其中定義了六種幀結(jié)構(gòu):請求發(fā)送幀，接收發(fā)送幀，結(jié)束應(yīng)答幀，連接失敗幀，以及用來全局接收的廣播幀。 為了識別和了解網(wǎng)絡(luò)上其他ECU的功能，網(wǎng)絡(luò)管理層定義了一套ECU命名方法:一是提供了對ECU的功能描述，二是提供用于ECU源地址仲裁的數(shù)字值。 ECU種類ECU共分為三種。第一為標準ECU:這類ECU其主要功能不是網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)接、編程、診斷或工具等。主要有包括發(fā)動機、傳動系統(tǒng)、ABS,虛擬終端、儀表招‘、牽引控制系統(tǒng)。數(shù)據(jù)口志和記錄儀也屬于標準ECU。但是如果這些ECU具備了診斷工具的功能，他們就必須滿足診斷工具ECU的需要。標準ECU是不能改變?nèi)魏纹渌鸈CU的源地址的，除非是地址宣布的結(jié)果。第二為診斷/開發(fā)工具ECU:這類ECU為了分析、調(diào)試、開發(fā)或者監(jiān)測子網(wǎng)中的ECU運行狀況而接入一個特殊的J1939子網(wǎng)中。一般都不會永久地接入，其功能主要是為與網(wǎng)絡(luò)中其它ECU進行交接用的，提供轉(zhuǎn)矩或剎車等(某幾家廠商的ECU具有更多可擴展性，因為它們主而不需要提供很多外部功能)比如這些工具可以是某家廠商ECU的專用工具，也可以是的一般用途的工具，還可以主要用于網(wǎng)絡(luò)本身，集成商和OEM汽車制造商提供網(wǎng)絡(luò)集成服務(wù)。第三為網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)接為系統(tǒng)主網(wǎng)絡(luò)或子網(wǎng)的轉(zhuǎn)接ECU:主控器、網(wǎng)橋、路由器和網(wǎng)關(guān)。把消息從一個子網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)到另一個子網(wǎng)。包括收發(fā)不同的子網(wǎng)可能采用不同的協(xié)議。 ECU地址:J1939網(wǎng)絡(luò)中大多數(shù)ECU都會有一個首選地址，如果某個ECU的首選地址被網(wǎng)絡(luò)上其他ECU宣布了，那么該ECU必須嘗試其它源地址，或者發(fā)出一個“不能宣布地址”的消息，這取決于ECU的選址性能和尚待用的地址。一個ECU初始化地址是它在最初上電時試圖宣布的地址，這可以由廠商設(shè)置。在一個特定的車里，源地址是唯一的。在每次上電后，源地址可以和不同的ECU相聯(lián)系，也可能每輛車之間是不同的。和每個ECU相連的名字通常在車輛初始化或機器配置(車輛最后組裝)或ECU安裝上車時就確定了。和源地址相連的名字表明了ECU的功能，并始終保持著一致的定義，與用過的地址無關(guān)。地址配置定義了一個特定的ECU如何獲得并保持其源地址。有四種地址配置可用于ECU。第一為配置地址的ECU，這些ECU的源地址為它的生產(chǎn)廠商提供的，是不可變的。第二為設(shè)備配置地址的ECU，這類ECU的源地址可由設(shè)備技師來設(shè)置。當處于“設(shè)備”運行狀態(tài)下，可有一個或數(shù)個專用技術(shù)或用命令地址消息來改變它的地址。第三為命令配置地址ECU，這類ECU的地址可在正常運行情況下由命令地址消息來改變。第四為自配置地址的ECU，這類ECU的地址是根據(jù)內(nèi)部計算然后宣布地址的，如第一次計算地址的宣布未成功，它將再次計算并宣布。這是一種任意地址確定功能。 SAE J1939的應(yīng)用層定義了眾多的信號特征，主要定義的應(yīng)用要求有驅(qū)動控制、信息共享和診斷。數(shù)據(jù)特性有優(yōu)先權(quán)、響應(yīng)時間和數(shù)據(jù)刷新?？煞譃閭魉蛻?yīng)用層和故障診斷應(yīng)用層。 傳送應(yīng)用層數(shù)據(jù)定義包括了控制參數(shù)。驅(qū)動狀態(tài)參數(shù)。驅(qū)動系控制。驅(qū)動系配置參數(shù)。信息參數(shù)。信息狀態(tài)參數(shù)。數(shù)據(jù)格式規(guī)定了數(shù)據(jù)的長度、分辨率、取值范圍和類型。數(shù)據(jù)類型有兩種:狀態(tài)參數(shù)和測量參數(shù)，狀態(tài)參數(shù)表示具有多種狀態(tài)信號的某一種狀態(tài)，這類數(shù)據(jù)比如:發(fā)動機制動器激活PTO激活、故障碼、扭矩/速度控制失控模式、預定的速度/速度極限、發(fā)動機扭矩模式。測量參數(shù)則表示所接收到的信號的值的具體大小。測量型數(shù)據(jù)比如:增壓壓力、點火開/關(guān)、巡航設(shè)定開關(guān)激活、最大巡航速度、巡航設(shè)定速度、發(fā)動機轉(zhuǎn)速。對于新增的SAE J1939參數(shù)的SLOTS(分辨率，取值范圍，偏移和發(fā)送功能)，可以使一定類型(溫度，壓力，速度等)的參數(shù)之間的數(shù)據(jù)盡可能保持一致性，需要統(tǒng)一的定義。每個SLOT用來提供適合于一種類型的大多數(shù)參數(shù)的取值范圍和分辨率。必要時，可使用一個不同的分辨率因子和偏移量。 故障診斷應(yīng)用層此應(yīng)用層協(xié)議主要服務(wù)于在線故障診斷監(jiān)測系統(tǒng)。包括獲取診斷信息、獲取節(jié)點配置信息、標定控制模式，建立SAE J1939網(wǎng)絡(luò)節(jié)點與開發(fā)工具之間的連接。連接器的設(shè)計也必須符合SAE J1939 }辦議。診斷狀態(tài)數(shù)據(jù)支持可提供一系列的數(shù)據(jù)格式包括讀取出錯數(shù)據(jù)、清除錯誤數(shù)據(jù)、監(jiān)測通信參數(shù)、獲取節(jié)點的配置以及其他的一些信息。診斷測試支持可以使開發(fā)工具把各種控制節(jié)點放到具體的測試模式中以正確設(shè)計子網(wǎng)體系。診斷工具通過連接器與其它節(jié)點進行通信以獲取診斷數(shù)據(jù)。 在本章節(jié)中，首先對CAN總線的基本概念進行了詳細地介紹，然后對CAN協(xié)議中在應(yīng)用中所要了解的物理層和數(shù)據(jù)連路層作了詳細地闡述。具體說明了在應(yīng)用中CAN總線報文的傳輸方式和傳輸格式，并分析了在汽車中采用CAN總線所帶來的好處。另外，對CAN高層協(xié)議的現(xiàn)狀作了研究，對汽車上廣泛應(yīng)用的SAE J1939協(xié)議的構(gòu)成以及物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)管理層、應(yīng)用層的一些相關(guān)定義與規(guī)定做了較為詳細的分析，為車門網(wǎng)絡(luò)的整體設(shè)計做好了準備。 通過本章的介紹，可以看出: 1. CAN總線采用差分式傳輸方式傳輸，有效的抑制了共模干擾，提高了信息傳出的可靠性。 2. CAN總線采用多主工作方式，通信靈活，可滿足信息傳輸?shù)膶崟r性要求。 ，降低了車中布線的復雜程度，節(jié)省了成本，并且結(jié)構(gòu)簡單。 ，最多節(jié)點數(shù)可達110個。 由以上的特點可以看，應(yīng)用CAN總線技術(shù)構(gòu)成的汽車車身控制系統(tǒng)，可以提高系統(tǒng)的實時性和可靠性，且成本低、結(jié)構(gòu)簡單、安裝維護方便，能夠的到廣泛應(yīng)用。第3章車門驅(qū)動控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 車門控制系統(tǒng)可分為中央、左前門、右前門、左后門、右后門、后備箱六個控制器單元。它們在車上的關(guān)聯(lián)位置和關(guān)系如圖31所示。右前i1控制單元電機左前i1控制單元左后i1控制單元 圖31控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和CAN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖 Structure of control syste