車載網路 sae j1939 之應用技術開發¼Œ而j1939...

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中華民國第十八屆車輛工程學術研討會,屏東科技大學車輛工程系,台灣屏東,2013 12 13 日。 The 18 th National Conference on Vehicle Engineering, Dec. 13, 2013, NPUST., Pingtung, Taiwan. E4 – 073 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 車載網路 SAE J1939 之應用技術開發 張耿斌、王天利 車輛研究測試中心(ARTC)綠能車輛發展處 E-mail:[email protected] 科專計畫編號: 102-EC-17-A-04-02-0889 摘要 因應車用電子控制器的日益增多,線路上的連接越 來越複雜,而導致車用電子系統可靠度的下降,以及故 障時診斷與維修的困難度;而隨著資料流量的增多、微 處理器的速度增快,從而車廠開始採用串列架構的控制 器區域網路匯流排(Controller Area Network BUS, CAN BUS)來解決線路連接複雜的問題,其中基於 CAN 發展 的美國車輛工程學會(Society of Automotive Engineers, SAE) 與公共汽車電子委員會制定的 J1939 通訊協議在 汽車工業界的使用越來越高,已成為一個公認的應用標 準,透過開放的通訊協議標準可以使產業發展更蓬勃。 關鍵詞SAE J19391. J1939 架構 CAN BUS 的使用量在車載網路中的佔有率逐漸 攀升,而在此種匯流排中,又以 SAE J1939 因有詳細規 範而逐漸被廣泛採用 SAE J1939 是網路資料傳輸的核 心規範,是介於 CAN 硬體與應用程式之間的數據資料 處理核心(1),主要有兩種功能:資料的分包傳輸與 接收、網路節點的連接管理。 1 SAE J1939 應用架構示意圖 SAE J1939 的網路架構符合 OSI 七層的架構(2),基於 CAN 硬體設定之外,最需要開發的軟體部分 就是資料連結層、傳輸層、應用層,對應的是 J1939-21 J1939-71,而 J1939 對車載網路最重要的部分是提供了 J1939-73 的部分,其提供了診斷服務的功能規範,透過 診斷功能能迅速的知道故障代碼是由哪個控制器所發 出,也能知道錯誤發生的次數、錯誤發生時的系統參 數,並使用 EEPROM 紀錄發生過的錯誤次數。 2 SAE J1939 各層協定與 OSI 對照 其中 J1939-81 的網路管理功能,提供網路上各個 控制器節點的位址與加入網路的管理,使引擎控制管理 (Engin Control Manager, ECM)能夠知道目前在網路上 的控制器節點數量。 2. 協議開發 J1939 是基於 CAN BUS 上的協定,所有的訊息雖 然都是以 CAN 2.0B 的封包在網路上傳輸/接收,但是這 封包內的資訊卻與 CAN 2.0B 大不相同,而是利用了既 有的 CAN 規範,再詳細加以區分到每個位元的定義規 範,如圖 3 、圖 4 所示,ID 部分便可再分為優先權(P)參數群組編號(PGN) 、來源位址(SA) ,而 PGN 又可再分 為參數資料單元-格式(PDU-F)、參數資料單元-特定 (PDU-S)等。 3 SAE J1939 與 CAN2.0B 封包內容 4 SAE J1939 細分 CAN2.0B EID

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  • 2013 12 13 The 18th National Conference on Vehicle Engineering, Dec. 13, 2013, NPUST., Pingtung, Taiwan. E4 073 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

    SAE J1939

    (ARTC)

    E-mail:[email protected] : 102-EC-17-A-04-02-0889

    (Controller Area Network BUS, CAN BUS) CAN (Society of Automotive Engineers, SAE) J1939

    SAE J1939 1. J1939

    CAN BUS SAE J1939 SAE J1939 CAN ( 1)

    1 SAE J1939

    SAE J1939 OSI (

    2) CAN J1939-21J1939-71 J1939 J1939-73

    EEPROM

    2 SAE J1939 OSI

    J1939-81

    (Engin Control Manager, ECM) 2.

    J1939 CAN BUS CAN 2.0B / CAN 2.0B CAN 3 4 ID (P)(PGN)(SA) PGN -(PDU-F)-(PDU-S)

    3 SAE J1939 CAN2.0B

    4 SAE J1939 CAN2.0B EID

  • 2013 12 13 The 18th National Conference on Vehicle Engineering, Dec. 13, 2013, NPUST., Pingtung, Taiwan. E4 073 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

    2.1 J1939-21 J1939 J1939

    CAN BUS / J1939

    / 5 T1~T4 Tr

    5

    (Request to Send, RTS)(Clear to Send, CTS)(End of Message Acknowledgment, EndOfMsgACK)(Connection Abort,) 6

    6

    2.2 J1939-81

    (Controller Application, CA) CA

    CAN BUS J1939-81 Address Claim(AC) ECM EPS EPS AC ECM EPS

    7

    2.3 J1939-71

    CAN BUS / J1939 (Protocol Data Unit, PDU)(Parameter Group Number, PGN) Suspect Parameter Number (SPN) 8

    8 PDU

    2.4 J1939-73

    J1939 (Diagnostic Message, DM) J1939

    (Diagnostic Trouble Code, DTC)

    Flash 8 DTC (SPN)

  • 2013 12 13 The 18th National Conference on Vehicle Engineering, Dec. 13, 2013, NPUST., Pingtung, Taiwan. E4 073 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

    (OC)(FMI)

    9 DTC

    2.4.1 DM1: Active Diagnostic Codes

    DM1 CAN BUS CAN BUS frame J1939-21 DM1 DTC 10 DM1

    DM1

    DM1

    ?

    N

    10 DM1

    2.4.2 DM2:Previous Diagnostic Codes

    DM2 flash EEPROM DM2

    11 DM2 EEPROM DM2 DM2

    11 DM2

    2.4.3 DM3:Clear of Previous Diagnostic Codes

    DM3 DM4 12 DM3 DM3 ECU NACK

    12 DM3

    2.4.4 DM4:Freeze Frame Parameters

    DM4

    13 DM4 DM4 NACK

    13 DM4

    2.4.5 DM11:Reset for Active DTCs

    DM11 DM4 14 DM11

    NACK

  • 2013 12 13 The 18th National Conference on Vehicle Engineering, Dec. 13, 2013, NPUST., Pingtung, Taiwan. E4 073 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

    14 DM11

    2.5 Boot loader

    J1939-73 (DM) Soft Reset Boot loader

    J1939-73 DM Flash /

    15 Boot loader

    Boot loader

    CAN EEPROM

    flash

    16 Boot loader

    boot loader

    RAM

    EEPROM EEPROM

    17 Flash 2 Boot loader

    EEPROM

    17

    2.5.1 DM13:Stop Start Broadcast

    boot loader CAN BUS

    DM 5 HOLD DM 18

    18 DM13

    2.5.2 DM14:Memory Access Request

    boot loader CAN BUS DM14 flash

    2.5.3 DM18:Data Security

    DM Seed Key

    DM DM14

  • 2013 12 13 The 18th National Conference on Vehicle Engineering, Dec. 13, 2013, NPUST., Pingtung, Taiwan. E4 073 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

    DM14Program Mode

    DM15OK

    seed/keyDM14flash

    DM18seed/key

    DM15key OKflash

    DM14flash

    DM15

    19 DM14DM15DM18

    3. 3.1

    KVASER CanKing J1939 CAN BUS PGN8-Bytes CAN BUS

    DM EPS EPS

    20 CanKing

    3.2

    Vector

    SAE J1939

    CAN BUS J1939 21 SAE J1939

    21 Vector CANoe

    22 Vector Test Case

    4.

    CAN BUS

    SAE J1939

    ARTC SAE J1939

    5.

    (102-EC-17-A-03-01-0809)

    6. [1] and , SAE J1939, presentation,

    2008. [2] Wilfred Voss, SAE J1939, presentation, 2011 [3] Simma Software, Understanding SAE

    J1939,presentaion, 2006. [4] SAE J1939 Standard,2006. [5] http://vector.com/, Vector Informatik.