基于SAE J1939協(xié)議的車(chē)輛網(wǎng)絡(luò )集成方法

摘要 電控單元(ECU)是車(chē)輛內部系統控制模塊的代名詞。本文介紹如何集成自定義ECU和具有SAEJI939CAN接口的ECU產(chǎn)品，實(shí)現基于SAE JI939協(xié)議的車(chē)輛網(wǎng)絡(luò )，完成自定義ECU的信息采集和各ECU 間的信息交換。該網(wǎng)絡(luò )使用雙核單片機和μC／OS-II操作系統，通過(guò)液晶顯示器和按鍵實(shí)現信息交互，解決了車(chē)輛儀表盤(pán)信息量較少和故障診斷實(shí)時(shí)性不足等問(wèn)題。該方法可推廣應用到其他工業(yè)環(huán)境類(lèi)似的CAN通信領(lǐng)域，如列車(chē)控制、工廠(chǎng)控制等。
關(guān)鍵詞 SAE JI939協(xié)議 車(chē)輛網(wǎng)絡(luò ) 集成方法 電控單元 CAN

引 言
隨著(zhù)車(chē)輛電子化和自動(dòng)化程度的提高，車(chē)輛上的ECU日益增多。為了提高信號的利用率，要求在不同的ECU間，大量的數據狀態(tài)信息能夠實(shí)現共享，大量的控制信號能夠實(shí)時(shí)交換。這樣，傳統線(xiàn)束已遠遠不能滿(mǎn)足這種需求。
CAN總線(xiàn)及基于CAN的車(chē)輛網(wǎng)絡(luò )通信協(xié)議提供了解決上述問(wèn)題的途徑。SAE J1939協(xié)議是美國汽車(chē)工程師協(xié)會(huì )(SAE)在CAN2．0B協(xié)議基礎上制定的重型貨車(chē)和客車(chē)網(wǎng)絡(luò )通信協(xié)議，是目前汽車(chē)電子網(wǎng)絡(luò )中應用最廣泛的應用層協(xié)議之一。該協(xié)議使用多路復用技術(shù)為車(chē)輛各傳感器、執行器和控制器提供建立在CAN總線(xiàn)基礎上的標準化高速網(wǎng)絡(luò )連接，在不同的ECU間實(shí)現高速數據共享，以有效減少線(xiàn)束數量并提高車(chē)輛電子控制系統的靈活性、可靠性、可維修性。
目前，車(chē)輛的ECU產(chǎn)品大都帶有SAE J1939 CAN接口。針對具有SAE J1939 CAN接口的ECU產(chǎn)品(如發(fā)動(dòng)機、變速器及其緩速器和ABS等ECU)，自定義若干ECU，集成實(shí)現基于SAE J1939協(xié)議的車(chē)輛網(wǎng)絡(luò )，完成自定義ECU的信息采集和各ECU間的信息交換。

1 車(chē)輛網(wǎng)絡(luò )拓撲結構
具有SAE J1939 CAN接口的ECU產(chǎn)品接上儀表板連成網(wǎng)絡(luò )后，已基本滿(mǎn)足車(chē)輛駕駛的要求。為了使自定義ECU對外通信盡量不影響ECU產(chǎn)品間的通信，整個(gè)網(wǎng)絡(luò )分為兩個(gè)網(wǎng)段，必要時(shí)可合并成一個(gè)網(wǎng)段。網(wǎng)段A包含信息交互ECU，發(fā)動(dòng)機ECU，變速器及其緩速器ECU，ABS ECU；網(wǎng)段B包括信息交互ECU，發(fā)動(dòng)機外圍、I橋及II橋ECU，分動(dòng)器ECU，III橋及IV橋ECU。信息交互ECU用兩個(gè)CAN端口分別與兩個(gè)網(wǎng)段連接，具有報文轉發(fā)功能。車(chē)輛網(wǎng)絡(luò )拓撲結構如圖1所示。

2 車(chē)輛網(wǎng)絡(luò )通信設計
按照SAE J1939協(xié)議，車(chē)輛網(wǎng)絡(luò )通信設計包括以下幾方面內容：
◆物理層與SAEJI939-11兼容；
◆數據鏈路層與SAE J1939-21兼容；
◆網(wǎng)絡(luò )層與SAE J1939-31兼容；
◆應用層與SAE J1939-71兼容；
◆應用層診斷與SAE J1939-73兼容；
◆網(wǎng)絡(luò )管理層與SAE J1939-81兼容。
2．1 物理層
物理層實(shí)現網(wǎng)絡(luò )上所有ECU的電氣連接。物理介質(zhì)采用特征阻抗為120 Ω的屏蔽雙絞線(xiàn)，CAN_H為黃色、CAN_L為綠色。網(wǎng)段盡可能使用線(xiàn)性拓撲結構，其波特率為250 kbps。網(wǎng)段干線(xiàn)兩端均以120 Ω電阻做終端匹配。ECU使用短支線(xiàn)與網(wǎng)段干線(xiàn)連接，在網(wǎng)段中采用不相等布置以防止產(chǎn)生駐波。