数据链路层sae j1939-21

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1、 （SAE1939-21：1999 MOD ） 国家标准化管理委员会 ICS GB/T XXXX.4XXXX 商用车控制系统局域网络（商用车控制系统局域网络（CAN ）通信协议）通信协议 第第 4 部分：数据链路层部分：数据链路层 （英文名称） （征求意见稿） 20xx-xx-xx 发布 20xx-xx-xx 实施 GB/T XXXX.4XXXX 前前 言言 GB/T商用车控制系统局域网络（CAN 总线）通信协议包括11个部分： 第1部分：物理层屏蔽双绞线(250K比特/秒) 第2部分：物理层非车载诊断连接器 第3部分：物理层非屏蔽双绞线(250K比特/秒) 第4部分：数据链路层 第5部分：应

2、用层车辆 第6部分：应用层诊断 第7部分：网络管理 第8部分：参数组分配 第9部分：地址和标识分配 第10部分：可疑参数编号（SPN） 第11部分：网络层 本标准为GB/T的第4部分，对应于SAE1939-21：2001 数据链路层，本 标准与SAE1939-21的一致性程度为修改采用（技术内容完全等同） ，主要差异如下： 增加了“范围”及“规范性引用文件” 原文引用了1939概述部分的术语,本标准将适用的大部分术语抄写过来,并给出了 定义. 本标准的附录A、B、C、D均为资料性附录。 本标准由全国汽车标准化技术委员会提出。 本标准由全国汽车标准化技术委员会归口。 本标准由 负责起草。 本标准

3、主要起草人： GB/T XXXX.4XXXX 汽车控制系统局域网络（汽车控制系统局域网络（CAN 总线）通信协议总线）通信协议 第第 4 部分：数据链路层部分：数据链路层 1 范围范围 本部分规定了CAN 总线的数据链路层的技术要求。 本部分适用于M2、M3及N类车辆。 2 规范性引用文件规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所 有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而鼓励根据本标准达成协议的各 方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文 GB/T.5 应用层车辆 GB/T.7 网络管理 GB/T.8

4、参数组分配 GB/T.9 地址和标识分配 3 术语和定义术语和定义 本标准采用下列术语和定义。 31 帧 Frame 组成一个完整消息的一系列数据位。帧又被划分成几个域，每个域包括了预定义类型的数据。 32 CAN 数据帧 CAN Data Frame 组成传输数据的 CAN 协议帧所必需的有序位域，以帧起始（SOF）开始以帧结束（EOF）结尾。 33 扩展帧 Extended Frame CAN2.0 规范中定义的使用 29 位标志符的 CAN 数据帧； 34 标准帧 Standard Frame CAN2.0规范中定义的使用 11 位标识符的 CAN 数据帧； 35 包 Packet 一个

5、单一的 CAN 数据帧就是一个包。当一条消息包含参数组的数据长度小于等于个字节时，这 样的消息也称为包。 36 消息 Message 指一个或多个具有相同参数组编号的“CAN 数据帧”。 37 多包消息 Multipacket Messages 当具有相同参数组编号的所有数据需要使用多个 CAN 数据帧来传输时使用的一种消息。 每个 CAN 数据帧拥有相同的标识符，但在每个包中数据不同。 38 参数组 Parameter Group（PG） 在一消息中传送参数的集合。参数组包括：命令、数据、请求、应答和否定应答等。不论是单包消 息还是多包消息，参数组都被看作数据。因为参数组与源地址无关，因此可

6、以从任何源地址发送任意的 参数组。 39 参数组编号 Parameter Group Number（PGN） 3 字节，24 位，包括保留位、数据页、PDU 格式和组扩展域等。参数组编号唯一标识一个参数组； 310 协议数据单元 Protocol Data Unit（PDU） 协议数据单元是一种特定的数据帧格式。 协议数据单元格式 Protocol Data Unit Format（PF） 29 位标识符中的一个位数据域，用于识别协议数据单元的格式，并且全部或部分用作参数组的 标号。另外，它还是的一个域。 311 特定协议数据单元 PDU Specific（PS） 29 位标识符中的一个 8

7、位数据域，其具体定义由协议数据单元格式（）的值决定。该域可能 是表示目标地址（DA） ，也可能是组扩展（GE） 。另外，它还是的一个域。312 1 型协议数据单元 PDU1 Format 用于发送到指定目标地址（DA）的消息。特定协议数据单元（PS）中包含了目标地址（特定或全 局） ； 313 2 型协议数据单元 PDU2 Format 用于发送使用组扩展技术的消息。 这种协议数据单元不包含目标地址。 对于这种格式的协议数据单 元，特定协议数据单元（PS）域表示组扩展； 314 标识符 Identifier CAN 仲裁域的标识部分 315 数据域 Data Field CAN 数据帧中包含应

8、用层定义的 0-64 位数据； 316 数据页 Data Page CAN 数据帧标识符中用来选择两页参数组编号中一页的一个位。它为参数组编号将来的扩展提供 了可能。另外，它还是的一个域。317 目标地址 Destination Address，DA 位标识符中的域，表明需要接收该消息的地址。 318 帧起始 Start of Frame（SOF） CAN 数据帧中用来表示帧开始的第一个数据位； 319 帧结束 End of Frame，EOF 标志 CAN 数据帧结束的 7 位的域； 320 组扩展 Group Extension（GE） CAN 数据帧 PDU 中的一个域，是决定参数组编号

9、时必不可少的信息； 321 优先权 Priority 在标识符中一个 3 位的域，设置了传输过程中的仲裁优先级。最高优先级为 0，最低优先级为 7。 322 保留位 Reserved Bit 在 29 位标识符中为将来定义而保留的一个数据位。另外，它还是的一个域。 323 肯定应答 Acknowledgement，ACK 确认所请求的动作已经被理解并完成； 324 否定应答 Negative-Acknowledgment NACK 表明某个设备不能理解一个消息或者无法实现一个请求操作。 325 节点 Node 将电控单元与网络相连的硬件。一个节点在网络中可能拥有多个地址； 326 地址 Add

10、ress 位位域，用于决定消息源（或者目标） 。 327 位填充 Bit Stuffing 用于保证发送或接收的消息具有保持最小数量的显性位或隐性位跳变的处理程序，进而实现 CAN 数据帧中的位流正确的再同步。更详细的讨论参见 CAN 的说明； 328 空闲状态 Idle 没有节点传输或试图传输数据时的 CAN 总线状态； 329 首选地址 Preferred Address 在声明地址时，电控单元首先尝试使用的地址。 330 仲裁 Arbitration 解决一个或多个 ECU 在获取对共用总线的访问权时冲突的过程。 4 符号缩写的含义 ACK 确认 NACK 否定 BAM 广播公告消息 P

11、 优先级 CAN 控制器局域网 PDU 协议数据单元 CRC 循环冗余码校验 PF PDU 格式 CTS 清除发送 PGN 参数组编号 DA 目标地址 PS 特定 PDU DLC 数据长度码 GE 组扩展 DP 数据页 DA 目标地址 EOF 帧结束 R 保留 ID 标识符 RTR 远程传输请求 IDE 标识符扩展位 SA 源地址 LLC 逻辑链路控制 SOF 帧起始 LSB 最低有效字节或位 SRR 代用远程请求 MAC 介质访问控制 TP 传输协议 MF 制造商 Th 保持时间 MSB 最高有效字节或位 Tr 响应时间 NA 禁用 un 未定义 5 要求 数据链路层为物理连接之间提供可靠数

12、据传输。包括发送 CAN 数据帧所必需的同步、顺序控制、 出错控制和流控制。流控制是以统一的消息（帧）格式实现的。 5.1 消息消息/帧格式帧格式 消息格式遵循 CAN 规范。本标准参考的 CAN 规范是 1991 年 9 月的“CAN2.0B” 。但必须分清本 标准与 CAN 规范的差别，二者有冲突的地方必须以本标准为准。比如，在消息路由部分，CAN 规范中 定义不使用节点地址， 而在本标准中规定必须使用节点地址。 本标准定义的网络要求采用节点地址寻址 以防止多个节点使用同一个标识符（ID） 。另外，本标准中有许多在 CAN 规范中没有定义的附加要求。 “CAN 2.0B”包括两种消息格式：

13、标准帧和扩展帧。与“CAN 2.0B”的兼容性意味着，在同一网络 中通过采用位编码的方式可以识别出这两种格式的消息。 因此， 在本标准定义的网络中这两种格式的消 息都可以存在。 但本标准只针对扩展帧格式定义了一套完整的标准化通信策略。 所有标准帧格式消息都 必须按照本标准中定义的规则作为专用消息使用。 采用本标准的设备必须必须使用扩展帧格式。 网络中可以有标准帧格式消息， 但仅限于本标准中定义的部分。 注：标准帧设备不响应网络管理消息，不支持标准化通信。 如图 1 所示，CAN 数据帧被分成不同的位域。CAN 标准帧和扩展帧格式消息的区别在于仲裁域和 控制域的位数和对位域的识别不同。CAN 标

14、准帧消息如 A 所示，仲裁域有 11 位标识符。CAN 扩展帧 消息如 B 所示，仲裁域有 29 位标识符。本标准将 CAN 数据帧格式的仲裁域的 29 位标识符作了进一步 的定义，如表 1。在表 1 中分别描述了 CAN 网络的 29 位标识符、本标准的 29 位标识符、CAN 网络的 11 位标识符和本标准的 11 位标识符中的仲裁域和控制域。本标准每个位分配的详细定义见 5.2。在本 标准中，CAN 数据帧数据域包括从字节 1 到字节 8。字节 1 的最高位（位 8）是紧接着 DLC 域发送的 第一位，字节 8 的最低位（位 1）是最后发送的数据位，紧接着的是 CRC 域。 5.1.1

15、消息帧格式CAN 2.0B 扩展帧格式 CAN 扩展帧的格式如图 1 所示，包含一个单（个）一的协议数据单元（PDU） 。PDU 包含 7 个域。 这些域的信息由应用层提供，包括优先级、保留位、数据页、PDU 格式、特定 PDU(目标地址、组扩展 或专用)、源地址和数据域。PDU 将被封装在一个或多个 CAN 数据帧中，通过物理介质传输到其他网 络设备。本标准支持的开放系统互连（OSI）模型如图 2 所示。 注：某些参数组定义要求使用一个以上的 CAN 数据帧来发送消息。 A. CAN 标准帧格式标准帧格式 位填充 E O F 7 ACK 段 2 CRC 15 1 位 数据段控制段6位仲裁段12位 11111140-64 S O F 标识符 R T R I D E r 0 DLC数据段 CAN数据帧 位填充为127位的最大帧长度 CRC分隔符 无位 填充 B.CAN 扩展帧格式扩展帧格式 位填充 E O F 7 位 11111 S O F 标识符 S R R I D E CAN扩展数据帧 位填充为150位的最大帧长度 CRC分隔符 ACK 段 CRC 15120-64 数据段 数据段 控制 段 6位 DLC 41 1 R T R 18 标识符 扩展 r 1 r 0 1 无位 填充 仲裁段32位 图图 1 CAN 数据帧数据帧