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在J1939 中存在两种通信方式分别是点对点和广播通信我们知道CAN采用的是广播通信既然J1939 是基于CAN的通信协议为什么会有点对点的连接方式呢其实在J1939 中数据链路层采用的仍然是广播通信的方式这与CAN是一致的具体点对点还是广播的方式其实是在OSI模型中的第七层及应用层决定的。
这里我们可以看一个例子来理解这两种通信方式在这个网络中有五个节点红线表示的是点对点的通信方式蓝线表示的就是广播的通信方式我们具体来看一下transmission controller或break system controller可以通过发送TSC1这一个参数组给Engine controler来控制发动机扭矩这就是点对点的通信方式这种通信方式具备特定的发送方和接收方instrument class control了可以通过RQST这个参数组向总线上的所有其他ECU请求获得他们的地址这就是广播通信方式。
J1939 参数组和信号 首先我们先来学习PDU和PGN这两个重要的概念首先是PDUPDU是应用层和网络层中的数据单元用于与数据链路层进行数据交互。接着我们再来看一下PGNPGN及参数组是具有彼此相关性并且传输速率相同的一组信号。每个参数组都有唯一的编号及PGN也就是参数组编号。PGN的长度为24个位六个最高位为零其余部分分别是扩展数据页EDP数据页DP PDU格式PF PDU细节PS。 EDP和DP两个位的组合用于扩展PGN的范围在J1939 中一般使用的是00其余的组合用于NMA2000 或者诊断等。在EDP和DP之后是八个位的PDU格式及PFPDU格式有两种当PF的范围为0x00 到0x1 f时为PDU格式1此时PDU细节也就是PS表示的是目标地址当PF的范围为0xf0 到0xff时PS表示的是组扩展组扩展意味着可以扩大PGN的数量后续内容中会向大家介绍PGN数量的计算了解了PDU和PGN这两个概念后我们可以看一下PDU的结构首先是三个位的优先级这三个位主要控制访问总线的优先级在PGN之后是八个位的原地址结合两种PDU格式就可以实现点对点或者广播的通信方式最后是数据场内容整体上PDU分为七个部分在进行通信时PDU是需要映射到CAM报文进行发送的数据场内容是放到CAN报文的数据场发送的前六个部分则会与CAN中定义的29位的ID进行映射。
我们具体来看一下我们可以看到前六个部分是按照高位到低位的顺序依次分布在29位ID中的前面我们介绍到PDU有两种格式由此我们可以计算所能表示的PGN的数量当PF小于240时PS表示的是目标地址此时可以表示的PGN的数量为240当PF在240255之间时PS表示的是组扩展它的范围为0255此时PF和PS的组合可表示的PG数量为16x256所以我们可以计算出PG最大的数量为4336当然这是EDP和DP的值均为临时的计算结果对于EDP和DP的不同组合还可以表示更多的PGN并应用于不同的场景。
这11939不仅定义了PGN还定义了其数据内容这11939中定义的信号采用的是英特尔编码方式每个定义的信号称为SPN每个SPN都有有效的数据范围比例因子和偏移量在这里我们可以看一个例子。对于flue temperature也就是发动机油温这个SPN它的数据范围为-40摄氏度到正210摄氏度它的比例因子为一摄氏度偏移量为-40摄氏度根据比例因子和偏移量就可以得出原始值到物理值的转换公式也就是原始值乘以比例因子然后再加上偏移量比如现在原始值为100那么所表示的发动机油温的物理值为60摄氏度通过以上内容我们学习了PDU PG以及SPN这三个J1939 中重要的概念相关内容大家也可以查阅J1939-21这一个文档进行学习
J1939传输协议 介绍J1939 的传输协议传输协议主要实现数据的拆装重组以及连接管理下面我们具体来看一下首先我们对传输协议进行整体的了解在J1939 中有两种通信方式分别是点对点和广播通信这两种通信方式对应两种类型的传输协议对于一帧CAN报文它的数据厂长度最大为八个字节。在J1939 中PGN的数据长度不限于八个字节但由于J1939 中物理层和数据链路层都是基于CAN标准因此对于大于八个字节的数据需要发送方将其拆分为多个数据包然后通过CAN报文形式进行发送接收方则需要将接收的数据进行重组这就是通过传输协议实现的。
下面我们具体来看一下对于点对点的通信方式采用的是connection mode date transfer简称为cmdt也就是连接模式数据传输这种传输协议数据的传输建立在发送方和接收方建立连接的基础上接收方可以对数据包的流量进行控制并且发送方和接收方都可以终止连接对于广播通信方式采用的是broadcast a nice message简称为bm应用这种传输协议数据会发送到所有节点。
在J1939 中有两个PGM用于传输协议实现多包数据的点对点以及广播传输第一个PGN为TP.CM及00ec00这个PGN用于连接管理以及流量控制它的数据长度为八个字节其中第一个字节为控制字节包括请求发送允许发送报文结束应答终止连接以及广播发送。后期和字节根据控制类型的不同定义也有所不同后续我们也会详细介绍几种典型的控制类型第二个PGN为TP.DT即001b00 这个PGN用于实现数据包的传输接下来我们就来看一下这两个PG如何实现多包数据的传输。
首先我们先来看TP.CM当控制字节为0x10 时表示的是请求发送即rts此时第二第三个字节表示的是要发送的数据的字节数第四个字节表示的是要发送的数据包的数量第五个字节表示的是每接收到一个cts后能发送的最大的数据包的数量第六到第八个字节表示的是打包数据的拼接通过rts发送方告知接收方网络中有节点希望与其建立连接也就是明确发送的意图当节点接收到rts报文后可以选择建立连接或者拒绝连接当选择建立连接时接收方需要发送一个cs报文通知发送方他可以接收数据cp报文的控制字节为0x11 此时第二个字节表示的是可以发送的数据包的数量第三个字节表示的是下一个发送的数据包的编号第六到第八个字节表示的是打包数据的PGN对于点对点的通信方式当控制字节为0xff和0x1330表示的分别是终止连接和报文结束应答这里就不做详细介绍大家可以查阅J1939-21这一个文档进行学习当控制字节为0x20 时表示的是广播通信的方式发送方告知网络上的所有节点要广播发送数据通过TP.CM不同的控制类型就可以实现点对点的连接或广播通信。
而TP.DT这个PGN则可以实现数据包的传输对于两种通信方式打包的数据都是通过TP.DT传输的它的数据厂长度为八个字节第一个字节表示的是数据包的序列编号序列编号从一开始依次分配给每个数据包最大为255第二到第八个字节的内容为打包的数据因此每个TP.DT可以传输七个字节的数据数据将从编号为一的数据包开始按编号的递增顺序传输因此我们可以知道可以拆分的包数为255每个数据包包含的数据为七个字节所以可以计算出J1939 中最大可以传输7x255也就是1785个字节的数据。