工業通信網絡與技術

（現場總線）許勇xuy@Can的應用層在ISO-OSI模型中，CAN協議定義的是物理層及數據鏈路層規范，而應用層協議定義與實際應用相關的通訊參數,特別是要定義CAN報文中的11/29位標識符、8字節數據的使用。應用層還為網絡中每一個有效設備都能夠提供一組有用的服務與協議，包括：通訊描述（Communicationprofile）：提供配置設備、通訊數據的含義，定義數據通訊方式。設備描述（Deviceproflile）：為設備增加符合規范的行為。在基于CAN的自動化和測控應用中，需要開放和標準化：能支持各種N廠商設備，能提供標準的、統一的系統通訊模式，提供設備功能描述方式，執行網絡管理功能。常用的通用系統開放標準有CANopen、SAEJ1939等。但也有一些專用的標準,專門用于特定的系統。I.概述CAL協議（CANApplicationLayerCAL由CiA（CANinAutomation）協會負責管理。在實際中不直接使用。CAL提供了4種應用層服務功能：CMS(CAN-basedMessageSpecification):提供基于變量、事件、域類型的對象，以設計和規定一個設備（節點）的功能如何被訪問。CMS從MMS(ManufacturingMessageSpecification)繼承而來。MMS是OSI為工業設備的遠程控制和監控而制定的應用層規范。NMT(NetworkManagemenT):提供網絡管理（如初始化、啟動和停止節點，偵測失效節點）服務。DBT(DistriBuTor)：提供動態分配CANID服務。LMT(LayerManagemenT)：

提供修改層參數的服務：一個節點（LMTMaster）可以設置另外一個節點（LMTSlave）的某層參數（如改變一個節點的NMT地址，或改變CAN接口的位定時和波特率）。應用層主要內容包括：信息標識符的分配;

數據交換的方法;

建立信息連接的方法;

網絡管理;

設備建模和子協議。

其中信息標識符的分配是系統的主要結構元素，也影響了信息濾波和標識符的使用效率問題。由于標識符分配的方法不同，不同的協議在解決方案已把不同的原則考慮進去。在簡單應用中，也可以自定義。II.簡單應用層設計1.應用層內容的自定義1）

標識符編碼定義CAN總線通過報文標識符實現沖突仲裁。在簡單應用中，這29位標識符分為7個部分，其編碼格式定義如例所示。標識符編碼格式的定義：優先級：2位，用于指示報文的優先級。0為最高級，3為最低級。控制命令優先級為0，控制參數優先級為1。而配置參數、狀態信息等非實時信息，定義其優先級為2。功能碼：4位，用于指示報文所需實現的功能。接收報文的節點根據報文中的功能碼進行相應的處理。保留位：2位，對發送節點，此位清零，用于將來使用。目標地址：8位，用于指示接收報文的目標節點地址。取值為255該報文為廣播報文；其余值用于點對點報文。源地址：8位，合法取值范圍為0—254，可支持同一網段中最多可掛接255個節點。內部單元號：4位，用于指示從機節點的內部單元。接收報文的節點根據報文中內部單元號對相應的單元進行操作。應答位：1位，用于指示該報文是否需要應答確認。本協議只需要對部分報文作確認，可以根據報文內容選擇是否應答確認，進行靈活的應答控制。2）

數據編碼定義CAN總線數據傳輸采用短幀結構，每幀數據域最多為8個字節，可以滿足控制系統中控制命令、控制參數、狀態信息等數據長度要求。同時0—8個字節的數據傳輸不會占用總線時間過長，從而保證了通信的實時性。在數據打包過程中，對于相關數據可以打包到1幀中，以保證數據的發送效率，充分利用總線帶寬。對于需要快速發送的數據如控制命令，數據長度要盡可能短，以確保傳輸時間足夠短，提高數據傳輸的實時性。在協議中，控制命令和狀態信息用1字節二進制數表示。控制參數和配置參數用4字節的單精度浮點數表示。CANopen是在CAL基礎上開發的（11位的標識符），定義了基于CAN的分布式工業自動化系統的應用標準以及CAN應用層通信標準。CANopen使用了CAL通訊和服務協議子集，提供了分布式控制系統的一種實現方案。CANopen在保證網絡節點互用性的同時允許節點的功能隨意擴展。CANopen的核心概念是設備對象字典（OD：ObjectDictionary）。在其它現場總線（Profibus，Interbus-S）系統中也使用這種設備描述形式。（注意：對象字典不是CAL的一部分，而是在CANopen中實現的。）對象字典分為兩部分，第一部分包括基本的設備信息，例如設備ID，制造商，通信參數等等。第二部分描述了特殊的設備功能。III.CANopen1.CANopen標識符CAL中CMS將信息標識符定義了8個優先級，每個級別擁有220個ID，范圍從1～1760，剩余的標志(0，1761～2031)保留給NMT。CANopen可能訪問的節點為128個，保留128個信息標識符作為節點保護。CANopen的標識符分配方案可以供127臺設備默認連接到一臺主設備上。設備標識符用7位（如圖）。通過4位的功能代碼可區分16種基本功能:2個數據過程信道的接收和發送、一個點對點信道、節點狀態控制、節點保護、緊急情況通報以及接收同步信息和有時間標記的信息。由于信息的優先級由它的功能決定，所以功能代碼位于信息標識符的最高幾位。2.CANopen對象字典OD(ObjectDictionary）對象字典是一個有序的對象組；每個對象采用一個16位的索引值來尋址，為了允許訪問數據結構中的單個元素，同時定義了一個8位的子索引（下圖）。一個節點的對象字典的有關范圍在0x1000到0x9FFF之間。CANopen網絡中每個節點都有一個對象字典。對象字典包含了描述這個設備和它的網絡行為的所有參數。設備“應用對象”可以是IO信號，設備參數或功能和網絡變量等等。一個節點的對象字典是在電子數據文檔（EDS：ElectronicDataSheet）采用ASCII格式描述。實際設備設置通過設備配置文件（DCF-DeviceConfigurationFile）進行。EDS和DCF都可以從Internet上下載，并可存儲在設備之中。不必知道一個對象字典中所有參數。節點本身只需要能夠提供對象字典中必需的對象（CANopen中必需項實際不多），以及其它可選擇的、構成節點部分可配置功能的對象。對象字典通用結構通訊子協議（communicationprofile），描述對象字典的主要形式和對象字典中的通訊子協議區域中的對象，通訊參數。同時描述CANopen通訊對象。這個子協議適用于所有的CANopen設備。設備子協議（deviceprofile）,為各種不同類型設備定義對象字典中的對象。如數字和模擬的輸入輸出模塊，驅動設備，操作設備，控制器，可編程控制器或編碼器。設備子集定義了不同類型的標準設備及其相應的功能。設備子協議為對象字典中的每個對象描述了它的功能、名字、索引和子索引、數據類型，以及這個對象是必需的還是可選的，這個對象是只讀、只寫或者可讀寫等等。CANopen分為兩種基本的數據傳輸機制：通過進程數據對象(PDO)對小型的數據進行高速數據交換以及通過服務數據對象（SDO-ServiceDataObjects）對對象字典進行訪問。后者主要用于在設備配置過程中傳輸參數以及傳輸大數據塊。進程數據對象通常采用事件觸發、循環或請求方式發送，作為廣播對象，它的上層并沒有附加協議。一個PDO最大可傳輸8字節數據。在連接一個同步報文的時候，整個網絡都可以采用同步方式對PDO進行傳送和接收(Synchro-nousPDOs)。通過存儲在對象字典中的PDO映射(PDOMapping)結構，可以對應用對象到PDO對象的分配(TransmissionObject)進行調整，這可以保證設備可以對不同的應用需求進行調整。通過傳輸SDO可以實現可靠的數據傳輸，由兩個CAN對象在兩個網絡節點間通過點對點的通信來實現這一過程。通過傳輸對象字典的索引以及子索引，可以定位相應的對象字典入口。通過SDO傳送報文可以不受長度的限制，但傳送SDO報文需要額外的協議開銷。標準化的事件觸發的高優先級突發報文用于報告設備故障，可以通過中心時鐘報文來提供整個系統的系統時鐘。準備和協調建立一個分布式的自動化系統所需的功能都適于CAL網絡管理（NMT）定義的機制，同樣可應用于周期性的節點維護(nodeguarding)。可以選擇通過"HeartbeatMessage"來顯示CANopen設備的通信能力。PDO和SDO的CAN報文標識符可以直接通過對象字典的數據結構的入口標志符進行分配,或者，在簡單的系統中，也可用預定義的標志符。IV.SAEJ1939制訂機構：SAE(SocietyofAutomotiveEngineer)-卡車和公共汽車電氣電子委員會（Track&BusElectrical&ElectronicsCommittee）-“卡車與大型客車控制和通訊網絡附屬委員會”（Track&BusControlandCommunicationsNetworkSubcommittee）制訂目的：為中重型道路車輛上電子部件間的通訊提供標準體系結構協議內容:物理層——SAEJ1939-11,-13,-15數據鏈路層——SAEJ1939-21網絡層——SAEJ1939-31車輛應用層——SAEJ1939-71應用層-診斷——SAEJ1939-73網絡管理協議——SAEJ1939-81目前車輛的ECU大都帶SAEJ1939/CAN接口。針對具有SAEJ1939CAN接口的ECU產品，集成實現車輛網絡，完成自定義ECU的信息采集和各ECU間的信息交換。J1939協議具有如下特點：(1)以CAN2.0B協議為基礎，物理層標準與ISO11898規范兼容并采用符合該規范的CAN控制器及收發器。通訊速率最高可達到250Kbps。終端120Ω電阻。(2)采用PDU傳送信息，每個PDU相當于CAN協議中的一幀。由于每個CAN幀最多可傳輸8個字節數據，因此PDU的傳輸具有很高的實時性。(3)利用CAN2.0B擴展幀格式的29位標志符定義每一個PDU的含義以及該PDU的優先級。(4)J1939協議主要作為汽車中應用的通訊協議，對汽車中應用到的各類參數都進行了規定。參數的規定符合ISO11992標準。J1939協議是目前在商用車輛、艦船、軌道機車、農業機械和大型發動機中是應用最廣泛的應用層協議。通過J1939能夠傳輸測量值和控制數據并配置元件。另外，還能夠讀或刪除單個元件診斷數據，并對單個控制進行校準。比如商用車所有相關變量都要在SAEJ1939中定義值域、分辨率、識別數等等。在SAEJ1939協議中，不僅僅指定了傳輸類型、報文結構及其分段、流量檢查等，而且報文內容本身也做了精確的定義。SAEJ1939在ISO/OSI層模型中的分布根據OSI層模型，但其第5和6層是不需要的，因此沒有定義。SAEJ1939的功能被分為如下幾層：第一層(物理層)描述在其它事物中與物理媒介的電子接口；第二層(數據鏈路層)描述基于CAN2.0B規格的CAN數據通信；第三層(網絡層)主要描述兩個網絡部分間針對報文傳輸的網橋的功能，并且只與J1939網橋實現相關；第四層(傳輸層)基本上描述的是針對報文申請模式、確認傳輸和大數據塊的分段傳輸的各種網絡服務；第七層(應用層)描述實際的數據(參數或帶有值域的網絡變量、分辨率、物理單元和傳輸類型)。每個報文無歧義地對應一個數(參數組數)；由于網絡管理可以被當作一個分離的單元，能直達硬件(第一層)，因此在這個層模型中，該模塊是作為右手邊的一個獨立的功能塊。網絡管理基本上包括自動分配或決定節點地址(即插即用原則)。1.物理層J1939物理層有三個子協議，基本內容是共同的：采用特征阻抗為120Ω的雙絞線，波特率250kbps網段盡可能使用線性拓撲結構其中J1939/11規定了基本內容（采用屏蔽雙絞線-3wire），J1939/13主要規定了離線診斷連接器的物理規范（4wire）：性能、機械特性和安裝要求等；J1939/15是簡化的J1939/11協議（采用非屏蔽雙絞線-2wire）。J1939/11的基本內容還有：每個網段的ECU數由電氣負載決定，最多30個。（在J1939/15中則為最多10個）；特征阻抗為120Ω（70-140）差分電壓（2.5/2.53.5/1.5）標準對很多技術細節做了規定，比如連接器應有符合要求的鎖閉、偏振和保持裝置，應用的環境保護措施。連接ECU的“短截線連接器”（stubconnector）和擴展網段的“直通連接器”（throughconnector）的尺寸特性等。標準中還包括線路故障的描述和示例。標準還附有4個資料性附錄，分別為：附錄A：物理層電路范例附錄B：電纜作終端的方法附錄C：電纜連接方法附錄D：電纜修復方法使用中繼器和網橋來延長網段和進行數據的轉發和過濾。網橋也可以用來把網絡拆解成網絡分支以分割網絡數據流，這樣就可以隔離分支中發生的故障，減少每個網絡分支的負載，提高整個網絡效率。2.數據鏈路層

：數據鏈路層在物理層之上提供了可靠的數據傳輸功能，實現了應用層報文的數據交換。通過數據鏈路層的組織，實現了發送數據幀必須具有的同步、順序控制、錯誤控制和流控制等功能。和物理層一樣，J1939的數據鏈路層也兼容CAN規范。但J1939協議引入協議數據單元PDU(ProtocolDataUnit)的概念，對擴展幀ID做了重新定義。CAN幀ID中前11位ID被劃分為3位優先權域、1位保留位、1位數據頁位(DP)和6位協議數據單元格式域(PDU)高6位，后18位擴展ID被劃分為2位協議數據單元格式域(PDU)低2位、8位特定PDU域(PS)和8位源地址域(SA)。J1939的PDU圖

1939的PDU與CAN幀的關系示意圖其中：PRIORTY(P):表示優先級。從0到7，優先級從高到低。（默認值：控制-3；其它-6）DATAPAGE(DP-數據頁位):用來選擇附加參數組目錄。PDUFORMAT(PF):8b，屬于J1939PGN一部分，用來標識和定義請求，應答，拒絕應答等命令及數據。PDUSPECIFIC(PS-擴展單元):8b，如果PF<240，則PS代表目的地;如果PF>=240，則PS是擴展組GE的值。采用這種格式的參數組只能作為全局消息進行通信DestinationAddress(DA):255是全局地址。SOURCEADDRESS(SA):8b,CAN標識符的唯一性。DataField:8字節數據。如數據超過8字節，則需分成幾個數據包發送。用數據域第一個字節作報文序號。傳輸協議功能一個9字節及以上的字符串參數組無法用單個CAN數據幀來裝載。它們必須被拆分為若干個小的數據包。第一個數據傳送包包含序列編號1和字符串的頭7個字節，其后的7個字節跟隨序列編號2存放在另一個CAN數據幀中，再隨后的7個字節與編號3一起，直到原始信息中所有的字節都被存放到CAN數據幀中并被傳送。1）CAN的傳輸協議功能是數據鏈路層的一部分，它可再細分為兩個主要功能：消息的拆裝和重組以及連接管理。“發送者”（originator）指那些發出請求發送消息（RTS）的電控單元或設備。“響應者”（responder）指那些發出應答發送消息（CTS）的電控單元或設備。序列編號是在數據拆裝時分配的，每個數據包分配一個從1到255的序列編號。接收方利用這些編號把數據包重組成原始信息。含序列編號1和字符串的頭7個字節，其后的7個字節跟隨序列編號2存放在另一個CAN數據幀中，再隨后的7個字節與編號3一起，直到原始信息中所有的字節都被存放到CAN數據幀中并被傳送。傳送的每個數據包（除了傳送隊列中的最后一個數據包）都裝載著原始數據中的7個字節。這樣：一個數據包的數據域的8個字節包含：數據包的序列編號和參數組至少一個字節的數據，余下未使用的字節全部設置為“FF16”。2）

連接管理為在兩個節點間傳送長消息，需要先建立虛擬連接。連接管理就用于處理節點間虛擬連接的打開、使用和關閉。。如果連接是一點到多點，則無數據流控制和關閉功能。（如果某節點要廣播多包消息，要先發送廣播公告消息（BAM），包含長消息參數組編號、消息大小和被拆裝的數據包的數目。然后，使用PGN=60160發送）。連接初始化：節點傳送請求發送消息（RTS）給一個目標地址，包含消息字節數，消息包數，響應一個CTS能發送的最大數據包數，以及傳送信息的參數組編號。接到請求節點如果選擇接收，發送CTS消息，包含可接收數據包的數目，和要接收的第一個數據包的序列編號。如果選擇拒絕連接，響應者將發送一條放棄連接消息。在響應者成功傳送了對一個RTS消息響應的CTS消息后，就可以認為響應者的連接已經建立了。數據傳輸正式開始。（有一種例外的情況，就是當節點發送了“廣播公告消息”后開始數據傳輸，不需要使用CTS）。用于數據傳輸的PGN將包含在每個數據包的CAN標識符域。數據域首字節將存放數據包的序列編號。響應者負責調整節點間數據流控制。如果響應者想停止已開始的數據流，必須使用CTS把要接收數據包數目設置為零。關閉連接有兩種情形：連接到全局目標地址時，接收完數據后沒有關閉連接的操作連到接指定目標地址，發送者或者響應者都可以在任何時候使用“放棄連接”消息（TP.CM_Abort）來終止連接。響應者則可以發送一個消息結束應答（TP.CM_EndOfMsgAck）給消息的發送者，來釋放連接，以供其他設備使用。傳輸協議—連接管理消息（TP.CM）這種消息類型是用于建立和關閉連接，以及控制數據流。傳輸協議提供了以下5種傳輸協議連接管理消息：連接模式下的請求發送-（TP.CM_RTS）連接模式下的準備發送-（TP.CM_CTS）消息結束應答-（TP.CM_EndofMsgAck）放棄連接-（TP.CM_Abort），廣播公告消息-（TP.CM_BAM）。傳輸協議—數據傳送消息（TP.DT）TP.DT消息用于與同一個參數組相關的數據通信。它是多包消息傳送中的單個數據包。例如，通信時，一條長消息為了被分割成5個數據包，就有5個TP.DT消息。附錄D列舉了TP.DT消息使用的例子。TP.DT消息只能由發送者發送網絡上的每個節點每次可以發起一個給定目標地址的指定目標地址連接傳送。這是因為TP.DT消息只包含要傳送數據的源地址和目標地址，而非PGN值。在一個指定時刻，一個發送者只能發送一個多包BAM消息。這是因為TP.DT消息不包含目前的PGN值或者連接標識符。但是，響應者（例如，本例中的接收設備）必須能識別來自多個不同發送者的多包消息，接收時不能搞混。一個節點必須能夠支持同時來自于同一個源地址的一個RTS/CTS會話和一個BAM會話。響應者必須用這兩種傳輸協議消息的目標地址來區分。其中一種傳輸協議消息使用全局目標地址，另一種消息使用指定目標地址。因為TP.DT消息不包含目前的PGN值和連接標識符，所以只能通過目標地址來區分這兩種消息。不管一個節點能不能夠支持多個同時發生的傳輸協議會話（RTS/CTS與/或BAM），它都必須確保來自同一源地址但帶有不同目標。傳輸協議的使用制定傳輸協議是為了傳送數據在９字節或以上的PGN提供一種機制。對于一個定義為多包的PGN消息，在特殊情況下要傳送少于9個字節的消息，就應該使用一個DLC被設為8的單個CAN數據幀來發送。一些特定的PG可能當它們少于或等于8個字節時，會使用非傳輸協議的形式來發送，而當它們大于8個字節時，則使用傳輸協議的形式來發送。也有可能同一PG的兩種形式同時進行發送。需要注意的是，使用非傳輸協議形式的PGN不是會話，所以發送該類消息不會關閉同一個使用傳輸協議形式的PGN消息的發送。3.網絡層多個網段存在時需網絡互聯ECU，功能包括報文轉發、報文過濾、報文地址轉換、報文重組及數據庫管理:中繼器:用來延長網絡距離的互連設備，可以連接不同的媒體。但數據傳輸率，數據鏈路協議和地址空間是相同的。網橋:數據的轉發和過濾。可以把網絡拆解成網絡分支、分割網絡數據流，隔離分支中發生的故障，這樣就可以減少每個網絡分支的負載，提高整個網絡效率;路由器:可以使網絡段具有獨立的地址空間和不同的數據傳輸率和媒介。網關:可以在不同的協議和數據設置的網段之間傳送數據。子網:包括牽引機構，拖車機構，執行機構和剎車系統。子網由網橋，路由和網關來劃分，以使各個段上的總線沖突降到最小。4.傳送應用層

應用層分為傳送應用層和故障診斷應用層。傳送應用層定義了參數的具體格式，如標識符，優先級，數據長度，參數的范圍等。定義針對車輛應用的信號(參數)和報文(參數組-與某ECU相關的多個參數)。定義針對車輛應用的信號(參數)和報文(參數組-與某ECU相關的多個參數)。和應用層通信相關的還有ECU（CA）的名稱與地址分配。參數又劃分為:狀態參數和測量參數。狀態參數表示具有多態信號的某一種狀態，如:發動機剎車使能/禁能，巡航控制激活/關閉，扭矩/速度控制超載模式，錯誤代碼等;測量參數則表示所接受到的信號的值的具體大小。如:缸內爆發壓力，最大巡航速度，發動機轉速等。。1）可疑參數編號(SPN)應用層通過參數描述信號，給每個參數分配了一個19位的可疑參數編號(SPN)。SPN用來標識與ECU相關的故障診斷元素、部件或參數組中參數。分配SPN：參數組里每一個參數都有SPN不在參數組里的故障信號與部件SPN用于多種目的，專用于診斷的有：1）用于識別可修復的失效最小子系統；2）用于識別子系統或集成部件可能并無嚴重故障，但存在運行不正常；3）識別一個將要告知的專門事件或情況；以及4）用于報告部件和非標準的故障模式。SPN需要通過控制模塊的地址編碼來確定故障診斷信息是由網絡上的哪個控制器來執行診斷的。初始的511個SPN是預置SPN，并將使用與在SAEJ1587中使用的參數標志符（PID-ParameterIdentifier）完全相同的編號。所有其他的SPN將從512開始繼續編號。生產廠可自定義可疑參數，編號自520192至524287,多達4096個。1939/73的附錄F中列出了自定義可疑參數的一些規則。2）參數組和PGN參數組：在一消息（報文）中傳送參數的集合。參數組包括：命令、數據、請求、應答和否定應答等。不論是單包消息還是多包消息，參數組都被看作數據。因為參數組與源地址無關，因此可以從任何源地址發送任意的參數組。參數組編號ParameterGroupNumber（PGN）參數組編號PGN用來唯一標識一個特定參數組。除已分配的參數和參數組外，用戶還可通過分配未使用的SPN給自定義參數和定義專有報文對應用層進行補充。其中：DATAPAGE(DP-數據頁位):用來選擇附加參數組目錄。PDUFORMAT(PF):8b，已經定義兩種專有PGN，使用PDU1支持點對點通信，而大部分用PDU2格式廣播）。專有信息的解釋因制造商而異。制造商A的專用通信極可能與制造商B不同。）PDUSPECIFIC(PS-擴展單元):8b，如果PF<240，則PS代表目的地;如果PF>=240，則PS是擴展組GE的值。采用這種格式的參數組只能作為全局消息進行通信DestinationAddress(DA):255是全局地址。SOURCEADDRESS(SA):8b,CAN標識符的唯一性。其中：GroupExtension(GE):如果PF>=240（即PF最高4位被置1，則值為：128+64+32+16=240）則PS場的值就是GE.

規定每個數據頁4096個參數組。這4096個參數組只能使用PDU2格式。另外，每個數據頁中有240個參數組只能使用PDU1格式。綜上，使用這兩個數據頁一共可以定義8672個參數組。這樣使用J1939協議可用參數組的總數目為：

[240+(16X256)]X2=8672個不同的標識符。圖

參數組示例參數組示例3）

ECU和CA網絡上的ECU包括標準（設備）ECU、網絡ECU和診斷開發工具。各自功能不同。J1939通信網絡中表示功能模塊的是CA（ControlledApplication-控制器應用程序）來代表。一個多功能ECU可以包括多個CA。網絡管理的具體規定在J1939/81中。具體規定了節點命名和地址分配、聲明等。為了能夠在J1939網絡上進行通信，每個CA都必須有一個地址以及一個和它聯系在一起的名字。每個CA在開始正常的網絡通信之前，必須有一個名稱并且成功聲明了一個地址。地址聲明消息包括地址和名字，用于把名字和網絡中的某個地址關聯在一起。有時在一個網絡內ECU過多時，在有拖車等時需要組成多網段系統。CA的名字是一個64位的標識符，由10個域組成。其中有6個域的值由標委會分配給出。其余4個域的值或者根據網絡特性以及汽車架構給出，或者由生產廠商直接給出。與CA相關聯的名字則主要用于識別網絡上的CA及其功能。利用網絡管理協議中的地址管理程序，在單個源地址與CA的名字之間建立聯系，并在網絡上進行聲明。聲明地址成功，然后才能向網絡發送，如果CA按地址聲明過程失敗，必須設置其地址為空地址254，且向總線發送地址聲明失敗的消息。當多個CA試圖聲明同一個地址時，CA名字用于仲裁，這樣網絡上的每個CA依次得到一個唯一的地址，名字用于表示CA功能描述，如發動機1、發動機2、變速箱1、ABS1和用于地址仲裁。ECU制造商和網絡集成商必須保證所有在一個網絡上傳輸消息CA的名字唯一。圖重型卡車發動機ECU的名字示例圖CA名字格式CA的地址8位。以下控制器或模塊地址均按照SAEJ1939-2010標準定義：CanID，PGN和PDU區別：例：玉柴等發動機廠家的報文用CanID標識符EEC1Tx0x0CF00400EEC2Tx0x0CF00300。。。EngRetCfgPACKTx0x18EBFF0FEngTempTx0x18FEEE00其中：0x

18FEEE000x–16進制18–11000（優先級6）；0C-01100（優先級3）；1C-11100（優先級7）FEEE-1111111011101110（65262），PGN00-CA地址４．J1939故障診斷應用層簡介

現在的汽車維修檢測依靠計算機進行，利用軟件進行判斷。在電子控制系統設計階段，也必須增設系統故障自診斷功能和故障運行功能。大多數發動機ECU都有自診斷能力。每種類型的故障或錯誤都指定一個故障代碼DTC。自診斷功能利用ECU監視電子控制系統各部分，發現故障后啟動故障處理程序。以保證發動機在有故障的情況下可以繼續行駛，而且還可以通過診斷消息DM向駕駛員和維修人員提供故障情況。車輛故障診斷結果通過儀表板燈閃爍代碼或直接顯示在CRT屏幕上。廠家和售后服務公司都有用來監測車輛電子元件的診斷儀器。1）診斷故障代碼DTC（DiagnosticTroubleCode）J1939故障診斷主要采用診斷故障代碼DTC來識別故障類型、相關故障模式以及它的發生次數。診斷故障代碼DTC由4個獨立部分構成，共用4個字節：-可疑參數的編號(SPN)19位；-故障模式標志(FMI)5位：該

FMI定義了為SPN所識別的子系統中發現的故障類型；-發生次數(OC)7位；-可疑參數編號的轉化方式(CM)1位，這個指與SPN發送的格式有關。這些獨立的參數不是一個單獨的數，而是一組4個字節的描述故障的信息。診斷測試工具通過控制模塊地址和名字，確定診斷信息的來源。故障模式標志(FMI)的說明：FMI=0：數據有效但超出了正常操作的范圍－最嚴重水平FMI=1：數據有效但低于正常操作的范圍－最嚴重水平FMI=2：數據不穩定，斷斷續續的，或者不正確FMI=3：電壓高于正常值，或者與高端短路FMI=4：電壓低于正常值，或者與低端短路FMI=5：電流低于正常值或斷路FMI=6：電流高于正常值或電路接地FMI=7：機械系統不響應或者無法調節FMI=8：非正常的頻率或脈沖寬度或是周期診斷故障代碼DTC實例：已知：油壓預濾器參數，可疑參數數值（SPN＝1208）

FMI＝3

（電壓高于正常值，或與高端短路）發生次數OC＝10

CM=0，表示所有的診斷故障代碼域以英特爾格式傳送（最小有效字節優先）十進制十六進制二進制SPN12084B81600000000100101110002FMI3316000112OC10A1600010102（7位）CM02DTC實際傳輸次序：2）診斷信息DM（DiagnosticMessage）診斷信息DM即診斷參數組。其定義,格式應滿足

OBDⅡ的要求下面是常用的DM系列：DM1診斷信息1，當前故障碼（PGN=65226）DM2診斷信息2，歷史故障碼（PGN=65227）DM3診斷信息3，歷史故障碼的清除/復位（PGN=。。。）DM4診斷信息4，停幀參量DM5診斷信息5，診斷準備就緒DM6診斷信息6，持續監視系統測試結果DM7診斷信息7，指令非持續監視測試DM8診斷信息8，非持續監視系統測試結果DM9診斷信息9，氧傳感器測試結果DM10診斷信息10，非持續監視系統測試標志符識別支持DM11診斷信息11，當前故障碼清除／復位DM12診斷信息12，發送排放相關的當前故障碼……診斷信息DM1:當前故障碼（PGN=65226）數據長度：可變數據頁面：

0PDU格式：

254PDU指定：

202默認優先值：

6、、參數組數編號：

65226（00FECA16）8～6位

SPN，有效位中的高3位（最高有效位為第8位）5～1位

FMI(最高有效位為第5位)字節：

38位可疑參數編號的轉化方式7～1位發生次數字節4字節：

68～1位

SPN，

SPN的第2個字節（最高有效位為第8位）8～7位故障指示燈狀態6～5位紅色停止燈狀態4～3位琥珀色警告燈狀態2～1位保護燈狀態字節：

1字節：

2（預留）字節：

58～1位

SPNSPN的低8位有效位（最高有效位為第8位）（參考：OBD故障碼SAE－J2012）第三位表示出現故障的部件信息：Px1xx燃油計量和空氣計量Px2xx燃油計量和空氣計量Px3xx點火系統Px4xx輔助廢氣調節Px5xx車速調節（GAR）和怠速調節Px6xx計算機信號和輸出信號Px7xx變速器第四和第五位表示部件/系統的標識代碼。第一位是個字母，它表示系統類型：Pxxxx動力系統Bxxxx車身Cxxxx底盤Uxxxx網路連接相關的系統OBDII上只使用P-代碼。第二位表示標準代碼：P0xxx由SAE統一制定的故障碼。P1xxx由廠家各自制定的與廢氣排放有關的故障代碼，這些代碼必須報送給立法者。車輛網絡拓撲結構具有SAEJ1939/CAN接口的ECU產品接上儀表板連成網絡，為了使自定義ECU對外通信盡量不影響ECU產品間的通信，整個網絡分為兩個網段（必要時可合并成一個網段）。網段A包含信息交互ECU，發動機ECU，變速器及其緩速器ECU，ABSECU；網段B包括信息交互ECU，發動機外圍、I橋及II橋ECU，分動器ECU，III橋及IV橋ECU。信息交互ECU用兩個CAN端口分別與兩個網段連接，具有報文轉發功能。在多軸（橋）驅動的汽車，為了將輸出的動力分配給各驅動橋設有分動器共享-利用網絡進行懸架控制