SAE J1939

Введение в SAE J1939

Протокол SAE J1939 определен SAE и предназначен для коммерческих транспортных средств, а также для морских судов, железнодорожных транспортных средств, сельскохозяйственного оборудования и больших генераторов. SAE J1939 является базой для международных стандартов NMEA 2000 (морские) и ISO 11783 (ISO шина для сельскохозяйственного оборудования), поэтому протокол SAE J1939 можно использовать и для этих приложений.

Последовательные протоколы для коммерческих транспортных средств, стандартизированные SAE, применяются уже давно. Они предназначены для установления связи между отдельными электронными блоками управления и компонентами приводных механизмов. J1708/J1587 протокол основаный на последовательном порте, обычно доступным в микроконтроллерах, может рассматриваться как предшественник J1939.

Для того, чтобы обеспечить требования совместимости с J1708/J1587 протоколом, необходимо расширение идентификатора CAN сообщения (с 11 бит до 29 бит – расширенный формат), а также разработка CAN модулей или реализация протоколов, поддерживающих формат такого сообщения.

Расширенный CAN идентификатор позволяет установить соответствие между принципами связи CAN и J1708. Для этого, часть идентификатора используется для определения 8-ми разрядного исходного адреса и 8-ми разрядного целевого адреса (номер узла). С помощью SAE J1939 возможно как передавать значения измерений и управлять данными, так и конфигурировать компоненты. Также возможно считывать или удалять диагностические данные отдельных компонентов, а также выполнять калибровку отдельных единиц управления.

Чтобы это стало возможным в SAE J1939 определяются всек переменные, относящиеся к коммерческим транспортным средствам, вместе с их диапазоном значений, дискретностью, идентификационным номером и т.д. Это реализуется на основе уже имеющейся в J1587 спецификации.

Таким образом в протоколе J1939 специфицируются не только типы передач, структура сообщений и их сегментация, контроль потока и т.п., но также точно определяется и само содержание сообщений.

SAE J1939 и ISO/OSI уровневая модель

SAE J1939 имеет несколько уровней, соответствующих OSI уровневой модели. Каждый уровень определен соответствующим документом. Аналогично практически всем протоколам полевой шины, в SAE J1939 уровень 5 и уровень 6 не используются, поэтому они не определены для данного протокола.

Функциональность SAE J1939 разделяется в соответствие с уровнями:

• SAE J1939-1X. A Physical Layer (физический уровень) – определяет электрический интерфейс и физическую среду
• SAE J1939-21. Data Link Layer (канальный уровень) – определяет обмен данными по CAN согласно спецификации CAN 2.0B
• SAE J1939-31. Network Layer (сетевой уровень) – в основном, описывает функциональность моста для обмена сообщениями между двумя сегментами сети. Он является значимым только для реализации J1939 моста
• SAE J1939-4X. Transport Layer (транспортный уровень) – описывает сетевые сервисы для режима запроса сообщений, передачи уведомлений и фрагментированной передачи больших блоков данных
• SAE J1939-71. Vehicle Application Layer (прикладной уровень) – описывает фактические данные (параметры или переменные сети с диапазоном значений, разрешением, физическим модулем и типом передачи). Каждое сообщение имеет однозначную ссылку по номеру (номер группы параметров)

Так как управление сетью может рассматриваться как отдельный элемент (распространяется от 7 до 1 уровня), то этот блок в уровневой модели представлен как независимый функциональный блок, изображенный на рисунке справа. Обычно управление сетью состоит из автоматического назначения или определения адреса узла (принцип plug & play). В SAE J1939 не определен мониторинг узла, он реализуется с помощью циклических сообщений на прикладном уровне.