重型商用车CAN总线通讯平台的设计方案解析

　引言
　　本文所叙述的基于J1939的重型商用车CAN通讯平台，主要用于独立开发的发动机电控单元、AMT（Automatic and Mechanical Transmission机械自动变速箱）电控单元以及防抱死制动系统三者之间，通过接收和发送来自不同节点的消息实现信息的实时传递和共享。
　　SAE J1939协议规范及通信原理
　　在早期载货卡车、大客车上的电子系统采用串行通信的方法，用SAE J1587标准来实施，但是其速度较慢且传递的数据量少，不适用于高速通信的场合。近年来CAN总线已发展成为车辆电子系统的主流总线，载货车及大客车已制定了SAE J1939协议作为它的通信标准。SAE J1939协议是由SAE组织发布并以CAN2.0B技术规范为基础的串行通信协议标准，它是一种支持闭环控制的在多个ECU之间高速通信的网络协议，通讯速率最高可达到250Kbit/s。J1939协议以CAN2.0为网络核心，取自ISO（国际标准化组织）定义的OSI模型中的四层：物理层、数据链路层、应用层以及网络管理层，其中CAN2.0技术规范定义了物理层及数据链路层规范，不同的汽车厂商可以制定符合自身需要的应用层协议来建立更加完善的系统。SAE J1939支持的开放系统互连（OSI）模型如图1所示。
　　
　　物理层实现网络中ECU的电气连接。ECU的数目限制于总线线路的负载承受能力，在特定网段上ECU的最大数目设定为30。物理介质为非屏蔽或屏蔽双绞线。双绞线特性阻抗为120Ω，电流对称驱动，数据波特率设定为250kb/s。
　　在数据链路层，J1939协议对CAN标识符进行了重新定义，并且仅使用CAN扩展帧格式作为其标准的通信消息帧格式并进行了详细的划分和定义，而CAN标准帧则留给用户作为自定义通信消息帧。J1939协议采用PDU（Protocol Data Unit，协议数据单元）传递信息，对CAN2.0B扩展格式29位标识符进行了重新定义，它包含了以下几个部分：优先权（P）、保留位（R）、数据页标识（DP）、PDU格式（PF）、PDU特定域（PS）、源地址（SA）。