J1939基础通信
一、AUTOSAR基础
1. J1939协议介绍
- 协议定位：基于CAN总线的网络协议，用于解决传统CAN通信多字节数据传输的局限性。
- 应用场景：适用于传输超8字节数据的场景（如汽车17字节VIN码传输）。
（1）数据传输问题
- 传统方案缺陷：分次发送易数据重组失败、消耗CAN ID资源、私定协议难统一推广。
- 解决方案：引入网络传输层，使应用层无需感知数据重组/发送细节。
（2）J1939协议特征
- 基本属性：由SAE下属委员会制定，用于中重型道路车辆电子部件通信。
- 技术特性：
- 物理层：250Kb/s比特率，采用CAN 2.0扩展ID（29位）。
- 通信方式：支持带地址的广播（BAM）与点对点（CMDT）通信。
- ID结构：含优先级、PGN（参数组编号）、SPN（特定参数编号）和地址信息。
- 协议栈：覆盖物理层、数据链路层、应用层、网络传输层，具备故障诊断和网络管理功能。
- 数据支持：支持多字节变量与多包报文收发。
2. CANoe仿真演示
（1）BAM广播传输
- 传输机制：首帧“网络控制帧”通知节点，再连续发3个TPDT数据帧完成传输。
- 特点：一对多发送，4帧传21字节，接收节点无需确认。
（2）CMDT点对点传输
- 传输流程：发送方通知接收方→接收方确认容量→发送方发首包→接收方请求下包→循环传输→接收方确认完成。
- 特点：点对点通信，8帧传21字节，每包需接收方确认，可靠性高但效率低。
3. J1939协议概念
- 网络地址：每个节点需分配唯一网络地址标识。
- 帧类型：控制帧（网络管理/控制）、数据帧（实际数据传输）。
- 多包机制：支持大数据分片发送，接收端需重组。
- 传输方式：BAM（广播）、CMDT（点对点定向）。
- 关键参数：优先级（报文传输顺序）、PGN（参数组编号）、SPN（信号参数编号）、TP CM（传输协议连接管理）、TP DT（传输协议数据帧）。
4. 传输层配置
（1）AUTOSAR标准下的J1939协议概述
- 协议定位：CAN总线应用层+传输层协议。
- 学习建议：先读J1939标准文档，再结合示例理解。
- 实现方式：AUTOSAR多模块协同实现。
（2）J1939 TP模块的位置与功能
- OSI层级：传输层，介于应用层与数据链路层之间。
- 模块位置：上层为COM模块，下层为CAN IF模块。
- 核心功能：处理需TP层重组的所有报文。
（3）J1939 TP与普通CAN发送的比较
- 普通CAN路径：
COM → PDU R → CAN IF → CAN。 - J1939路径：
COM → PDU R → J1939TP → CAN IF → CAN。 - 区别：J1939在PDU R与CAN IF间增加TP处理模块。
（4）N PDU与SDU的概念
- SDU(Service Data Unit)：PDU容器内、需TP层处理的实际数据载荷。
- N PDU(Network PDU)：组织管理网络传输、承载网络数据的新增网络传输层协议数据单元。
（5）OSI模型下应用层与J1939 TP模块的协调
- 职责划分：应用层不关心信号重组，TP模块全权负责。
- 协作方式：通过N PDU协同。
（6）J1939 TP模块与CAN IF模块及数据链路层的关系
- 数据流程：TP模块传N PDU给CAN IF→CAN IF在数据链路层处理→配置CAN ID等参数→经CAN控制器发往总线。
- 与普通CAN区别：数据来自TP模块（非COM模块）。
（7）J1939 TP模块的构成
- 由J1939TP（本章重点）、NMR（网络管理）、DCM（诊断通信）等模块共同构成完整协议实现。
5. 实际应用场景
- 主要领域：卡车控制器、BMS（电池管理系统）开发。
- 工具建议：用ISO AB工具配置时，建议25寸以上显示器（AutoSar配置树长，125%放大倍率体验佳）。
6. 系统信息描述
（1）J1939网络描述
- 工程结构：AutoSar工程中，System Editor的
network目录有专门描述J1939网络的文件夹。 - 网络组成：含VCU（整车控制器）和VCU controller，描述VCU用J1939收发的报文。
（2）报文处理方式
- 报文示例：PGN100、PGN300报文均为80字节。
- 传输方式：
- 超8字节：需J1939TP模块，用BAM/CMDT方式。
- ≤8字节：仅需COM到CANIF定义CAN帧。
- 教学目的：选超8字节报文案例，覆盖完整J1939配置流程。
- 配套资料：提供AR XML、DBC文件供学习。
7. ARXML文件迁移
（1）建立网络描述的步骤
- 文件定位：SRG工程中找到GL3网络描述，双击打开对应ARXML文件。
- 目标文件：VCU Start工程中选
dbc system description下的ARXML存储AUTOSAR元素。 - 分窗验证：分窗显示时悬停窗口确认工程归属。
（2）移植outs package和ecu下的网络描述
- 整体移植：将右侧
outs package整体移植到左侧工程。 - 关键组件：需同时移植ECU下的
network controller和网络描述。 - 文件管理：移植后及时关闭右侧DBC文件ARXML。
（3）移植后元素的命名更改
- 命名适配：检查移植后元素命名与当前工程适配性，修改不匹配名称。
- 验证方式：System Editor查看visual star工程，确认GL39网络移植成功。
- 控制器检查：展开
controller检查移植后的网络控制器。
（4）移植后多出的控制器及系统信息描述复用
- 新增控制器：移植后会多出J1939网络专用控制器。
- 替代方案：DBC导入、工具独立创建J1939网络、复制旧工程ARXML系统描述到新工程。
（5）BSW层配置前的建议
- 关键检查：Signal Frame配置、ECU下VCU的
connector和controller定义。 - 命名规范：J1939系统信息描述名称需按工程需求明确定义。
- 配置前提：系统信息描述清晰，BSW层才能准确检索AUTOSAR元素。
- 错误预防：命名不规范易导致控制器/信号选择错误。
8. BSW层配置
（1）配置准备
- 系统信息检查：配置前查看signal、pdu frame及VCU下
connector/controller。 - 命名规范：修改控制器/
connector名称，避免BSW层配置时找不到元素。
（2）ECUC模块配置
- 模块添加：ECU Navigator→BSW Models→Com Stack中创建J1939TP模块。
- 配置差异：比CAN通信多J1939TP模块。
（3）PDU描述建立
- 文件管理：为J1939通信单独建AR XML文件，用分裂视窗显示。
- 工程结构：ECUC模块由3个AR XML文件共同描述。
（4）SDU与NPDU区分
- SDU特点：连接J1939TP与COM、经PDUR传输、支持超8字节（如示例中PG100 - 400为80字节）。
- NPDU特点：协调J1939TP与CAN IF、单帧控制、PDU长度固定8字节。
- 命名规范：SDU前缀注
sdu，NPDU注明方向/类型（如点对点CMD T帧）。
（5）COM模块配置
- 配置要点：与CAN配置类似，信号映射对象从IPDU变为SDU，暂未涉及网络传输层。
（6）信号映射示例
- 命名规则：加J1939前缀和PGN编号区分。
- 引用建立：
reference中选系统描述的对应signal。 - 验证方式：正确引用后
invalid符号消失。
二、IPDU信号承载
- 信号承载：需用IPDU承载信号，是传输基础框架。
- 配置关联：IPDU配置与CAN配置高度一致。
1. PG100配置
- 文件位置：配置信息在
PG100.TX文件中。 - 配置一致性：与CAN配置基本一致。
（1）SDU引用
- 关键区别：
CompDU ID Reference需引用ECUC中建立的SDU。 - 参考文件：引用CAN部分
JL39.A_RX_MAIL文件描述的SDU。 - 注意事项：这是与CAN配置的唯一区别，需特别区分。
（2）信号映射
- 映射方法：
PG100.TX中的帧信号已映射到IPDU。 - 接收配置：与CAN配置完全类似，可参照经验设置。
三、PDUR路由配置
1. 路由表建立
- 核心操作：PDUR模块中直接进入路由表建立路径，按模块层级配置。
（1）J115TP模块检查
- 验证步骤：确认PDUR BS W Models中已加入J115TP模块。
- 常见问题：新建GSL TP模块时“找不到模块”，需重新选模块。
- 解决方法：消除
in bed I符号后重建连接。
（2）ARXML文件导入
- 文件类型：导入基于
E_CUC_CAN_JL3架构的A RX Mail文件。 - 冲突处理：新建GSL TP模块与已有PDUR描述冲突时，重建映射关系。
- 引用规范：正确引用E_CUC中的SDU（非IPDU）。
2. 路由规则配置
- 关键配置：源PDU引E_CUC中的SDU，目标PDU映射到J SMTP模块的SDU，重点关注PGN100的SDU引用。
- 配置差异：转换的是SDU（非CAN通信的IPDU）。
四、JL35TP模块配置
1. 通用功能配置
- 配置原则：所有设置需正确引用E_CUC元素。
（1）功能开放设置
- 配置影响：影响后续Configuration配置、
config.h宏定义、生成C代码实现。 - 版本控制：建议开放版本号API便于追踪。
（2）主函数周期设置
- 周期参数：
Main Function周期设1毫秒，Timeout周期传100毫秒参数。 - 注意事项：需按实际需求调整，不同设置会改变代码结构。
五、JL39TP配置重点
1. 收发通道配置
（1）DAM发送方式
- 发送方式选择：新建通道时明确用DAM（广播）或CMDT（点对点）。
- 关键参数：最大包数建议255，选BAM（广播）协议，BAM方式下直接配
TBCMNPDU（无需接收TPCM）。 - 注意事项：与General配置保持一致，动态block功能示例中不用，参数参考标准文档。
- BAM特性：发1条TPCM后连续发3帧TPDT；NPDU选工具自动生成ID（如
NPDUT叉）；SDU连接PDUR与J235TP。
（2）CMDT发送方式
① TPRXFCNPDU配置
- 配置要点：选CMDT协议，配置接收节点反馈的网络连接管理帧，工具配置可能需多次尝试确认。
- 网络管理帧选择：正确选发送的网络管理帧。
② PGN消息配置
- 配置要点：声明非动态长度，设PGN值（如PGN300），用
network SDU（不直接用NPDU），为消息配对应SDU。
六、J1939协议配置
1. PG300消息配置
- PDU配置补充：需手动补全PG300对应的PDU、I-Signal、PDUR配置（演示未展示但必做）。
- COM配置导入：COM和PDUR配置从已有工程导入，已预先建立。
2. 接收通道配置
（1）BAM接收配置
- 协议差异：接收与发送通道配置不同，需分别配接收/发送地址。
- 数值格式：首次配填十进制（如87），无效则试十六进制，工具不区分数值格式需自行确认。
（2）NPDU配置
- 广播特性：配置接收发送PDU的网络连接帧。
- 方向验证：注意J235TP到PDUR的引用方向，错误会导致功能异常。
（3）DT帧配置
- 工具问题：配置时工具可能异常跳转，需重配至成功。
- 数值确认：确认用十六进制还是十进制。
3. SDU引用配置
- 引用路径：必须从J235TP到PDUR引用。
- 方向验证：注意引用方向，错误会导致功能异常。
4. CMDT通道配置
（1）网络管理帧发送
- 主动特性：CMDT需主动发网络管理帧，注意十六进制字节配置。
（2）NPDU配置
- 双重功能：接收的CMDT通道需给另一个GSL TB模块发网络管理，用到T叉的CM DT模块。
（3）工具跳转处理
- 配置验证：每次配置后确认是否正确装载，工具可能配置失败需反复检查。
5. SDU配置
- 接收PG配置：配置接收的RX PG（如零叉四零零）。
- 模块连接：RS PG和T SPG中引用SDU与COM模块连接。
6. 配置完成总结
（1）NPDU处理要点
- 网络管理PDU：需注意N PDU处理方式。
- ECUC引用：必须在ECUC模块中引用带N PDU属性的PDU。
（2）ECUC模块引用
- SDU选择：选ECUC模块中的SDU引用。
- 通道差异：BAM、CMDT接收通道需区分N PDU和SDU处理方式。
七、AUTOSAR框架配置
1. OSI模型应用
（1）CANIF模块配置
- 配置对象差异：J1935通信需配NPDU（非普通IPDU），是与常规CAN配置的主要区别。
- 报文限制：PGN100、PGN300超8字节，不能用单帧CAN报文发送。
① NPDU配置对象
- 传输机制：用TPCM（网络连接管理）、TPDT（网络数据传递）分帧传输。
- 实际配置：建立DTC_M、CM_CMDT、DT_CMDT等网络管理/数据发送帧。
② 网络管理帧使用
- 帧类型标识：EC表网络管理，FF表广播地址。
- 地址示例：“56”表VCU节点地址（发送源地址为56节点）。
③ TPCM配置示例
- CANID配置：J1939协议CAN ID含优先级、PGN组、地址，需严格按协议填；选扩展帧格式，ID type为static静态。
④ 地址含义解析
- 广播示例：“ECECFF56”表VCU（56节点）向所有节点广播网络管理连接；前四位ECEC为功能码，FF为目标地址（广播），56为源地址。
⑤ 上层协议选择
- 关键参数：
Uplayer选项必选“J1939TP”协议类型。 - 映射关系：CANIF配置需映射到CAN模块的发送buffer和HTH。
2. CAN模块映射
- 配置一致性：除上述特殊点，其余与普通CAN发送配置相同，可参考标准CAN模块配置方法。
八、课程总结
1. J1939协议介绍
- 协议定位：基于CAN的传输层协议，在AUTOSAR框架实现。
- 典型应用：重型车辆、工程机械通信系统。
2. 典型配置案例
- 演示工具：CANoe仿真BAM、CMDT发送案例。
- 配置工具：ISO AB工具完成实际配置。
3. AUTOSAR实现模块
- 模块组成：AUTOSAR多模块协同实现J1939协议。
- 模型对应：结合OSI模型，重点关注传输层。
4. 配置经验总结
- 配置要点：结合CAN配置经验，对比J1939与普通CAN配置异同。
- 核心区别：关注NPDU配置、CAN ID特殊含义、上层协议选择等关键差异。
九、知识小结
| 知识点 | 核心内容 | 考试重点/易混淆点 | 难度系数 |
|---|---|---|---|
| J1939协议基础 | 基于CAN总线的中重型车辆电子部件通信协议 | 与标准CAN的区别（多字节传输/地址广播/优先级机制） | ⭐⭐⭐ |
| 协议架构 | 含物理层/数据链路层/应用层/网络传输层四层结构 | 网络传输层的“数据重组”作用 | ⭐⭐⭐⭐ |
| BAM传输模式 | 广播式传输（1控制帧+3数据帧传21字节） | 控制帧与数据帧的时序关系 | ⭐⭐⭐ |
| CMDT传输模式 | 点对点传输（8帧传21字节，含握手） | 网络控制帧的交互流程 | ⭐⭐⭐⭐ |
| AUTOSAR实现 | J1939TP模块位于COM与CANIF之间 | SDU与NPDU的映射关系 | ⭐⭐⭐⭐⭐ |
| 配置流程 | ECU配置→COM层映射→PDU路由→J1939TP通道配置 | NPDU与CANID的绑定规则 | ⭐⭐⭐⭐ |
| 典型应用场景 | 车辆17字节VIN码、重型车辆控制报文传输 | 单帧/多帧传输的选择标准 | ⭐⭐⭐ |
| 协议特征 | 250kbps速率/扩展帧ID/地址广播/优先级嵌入 | PGN与SPN的编码规则 | ⭐⭐⭐⭐ |
| 工具演示 | CANoe仿真BAM与CMDT传输过程 | 网络控制帧的触发条件 | ⭐⭐⭐ |
| 错误处理 | 超时重传（默认100ms） | 动态block配置注意事项 | ⭐⭐⭐⭐ |