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1、路面车辆推荐操作规程（被采纳为美国国家标准）SAE J1939-31：（R）网络层前言本系列SAE推荐操作规程是由卡车及客车电子电气委员会所属的卡车及客车控制及通信小组委员会制定的。该小组委员会的目标是针对电控单元的需求、设计和使用，提交消息报告、制定推荐操作规程。这些电控单元在汽车部件之间传递着电子信号和控制信息。本规程的使用不限于卡车和客车应用，其对于其他的应用也可以提供直接的支持，正如已在建筑及农业设备和固定式的动力系统。本推荐操作规程的最终目标是形成工业标准，因此可能为适应实际应用和技术进步作出经常性的调整。前言11 目标32 参考32.1相关出版物32.1.1 SAE出版物32.1.
2、2 IEEE出版物33 定义33.1网段43.2子网43.3网络互连电控单元43.4中继器43.5桥接器43.6路由器43.7网关53.8端口54对网络层的描述54.1网络层的功能54.2网络互连电控单元类型84.3网络拓扑84.4 一致性要求（最低要求）84.5网络互连电控单元的性能判断标准84.6网络地址94.7非牵引车网段（拖车或农机具）94.8专用消息和网络94.8.1 CAN 11位标识符接口连接94.9 SAE J1587 接口94.10 SAE J1922 接口95网络互连电控单元的功能105.1转发105.2过滤105.3地址翻译115.4消息重新封装115.5数据库管理115
3、.5.1网络消息定义125.5.2消息过滤（及转发）数据库（MFDB）125.5.3地址翻译（AT）数据库155.5.4消息重新封装（MR）数据库155.5.5网络互连电控单元参数一般参数（GP）155.5.6网络互连电控单元参数特殊端口对（SP）165.5.7网络拓扑（NT）信息176网络互连电控单元类型176.1中继器176.1.1转发186.2桥接器186.2.1转发186.2.2过滤186.2.3桥接器数据库管理186.3路由器186.3.1地址翻译196.3.2路由数据库管理196.4网关196.4.1消息重新封装196.4.2网关数据库管理197注释207.1页边标记20附录：20
4、修订20SAE标准和ISO标准之间的关系20应用20参考文件201 目标本推荐规程被开发用来为车载电子系统提供一个开放互连系统。本套文件的意图是通过提供一套标准结构使得电子设备可以相互通信。这一部分用来描述网络层，详细说明了在SAE J1939车辆网络的不同网段内相互通信的电子装置（网络互连电控单元）所需的规格和应提供的服务，同时还定义了多种类型的网络互连电控单元及其功能。2 参考2.1相关出版物与本文有关的一般信息可以在SAE J1939中得到。最新的SAE出版物中会有应用。2.1.1 SAE出版物SAE出版物可在SAE，400 Commonwealth Drive, Warrendale,
5、 PA 15096-0001获得。SAE J1587重型汽车微机系统电子数据连接的推荐操作规程；SAE J1922高速公路中型或重型柴油车辆的电子控制设备的传动控制接口；SAE J1939串行控制通信汽车网络的推荐操作规程(C类)；SAE J1939-01 草案卡车及客车串行控制通信汽车网络；SAE J1939-02 草案建筑及农业设备串行控制通信汽车网络；SAE J1939-21数据链路层；SAE J1939-71应用层；SAE J1939-81网络管理协议；2.1.2 IEEE出版物IEEE出版物可在IEEE, 445 Hoes Lane, P.O.Box 1331, Piscataway
6、, NJ 08855-1331获得；ANSI/IEEE STD 802-1D-1993局域网络：介质访问控制（MAC）桥接器。3 定义本文未给出的定义见SAE J1939。3.1网段指当前网络的物理介质，电控单元连接在网段上。在网络中同一网段内的电控单元可以同时检测到信号（也就是：在不同的网络部分间没有中间设备）。网络的不同网段可以通过网络互连电控单元连接在一起。3.2子网指在一个特定的SAE J1939网段内的网络活动（消息传递）。子网可以包括：牵引车、 拖车、农机和刹车系统。注意，子网可由桥接器、路由器或网关分离开，以减少网段内的总线通信量。综上，SAE J1939车辆网络由各种子网构成。
7、3.3网络互连电控单元主要用于网络和子网的互相连接的设备。可以实现消息“转发”功能的设备包括：中继器、桥接器、路由器和网关。3.4中继器一种可以使来自于一个介质段的数据信号再生并送到另一个介质段的设备。增加了网络的覆盖距离（范围），允许在总线上接入更多电气负载（设备），或者连接另一种类型的介质（物理层扩展）。在中继器两端的数据传输速率、协议（数据链路层）和地址空间应该是相同的。3.5桥接器一种可以在两个以上网段间储存、转发消息的设备。该设备可以连接使用不同介质、电气接口和数据传输速率的网段。在桥接器两端的协议和地址空间应该保持一致。注意桥接器可以选择地过滤通过它的消息，从而保证在桥接器连接的两
8、个网段上总线上的负载是最小的。3.6路由器一种容许拥有不同地址空间、不同数据传输速率和不同介质的网段进行消息交换的设备。该设备使得每个网段有最小的总线负载，同时可以从远程网段获得关键消息。跨越各网段的协议要保持一致。注意为了把消息从网段1上的地址X翻译并路由到网段2上的地址Y，路由器必须要拥有对应的查询表。该设备还允许牵引车、拖车或装置相对于车辆的其他部分以独立的方式工作。3.7网关该设备允许数据在不同网络间按照不同的协议传送。从一个网段向另一个网段传送数据消息时，网关提供了将参数重新封装到新的消息中的方法。3.8端口从控制器到网络的连接点。虽然大多数电控单元只有一个端口，但是一个桥接器可以拥
9、有两个以上端口将多个网段连接到一起。4对网络层的描述本文定义了在车辆SAE J1939网络的不同网段间，提供互连功能的电子设备所需的规格和应提供的服务。同时存在多个网段时，必须有一个网络互连电控单元提供从一个网段到另一个网段的消息传递功能。一个网络互连电控单元可提供的功能包括：消息转发、消息过滤、消息地址翻译和消息重新封装。一个网络互连电控单元还可能支持数据库管理，使得其可以访问和配置内部数据库。按照不同的需求，多种网络互连电控单元可以提供这些服务。例如，桥接器可以隔离两个网段的介质和各自的总线流量，但是从地址空间和标识符来看他们仍然属于一个网络。典型的网络拓扑见图1和图2。特定总线网段上端口
10、号的分配根据特定工业领域而不同。4.1网络层的功能网络层的主要功能是从一个网段向另一个网段传送消息。最简单的功能是转发消息，参见5.1。该功能可以通过中继器实现，参见6.1。桥接器设备，参见6.2，还拥有消息过滤功能，参见5.2。路由器允许牵引车、拖车和装置相对于车辆的其他部分以独立的方式工作。该功能是通过地址翻译来实现的，参见5.3。路由器的详细信息参见图6.3。网关，参见6.4，允许参数被重新打包进不同消息。消息重新封装的详细信息，参见5.4。除了以上针对消息传送的网络层功能外，网络层还提供另一种服务-数据库管理，该功能允许访问和配置网络互连电控单元（定义5.5）内的数据库。注意，除了本文
11、定义的功能，网络互连电控单元可能实现由供应商或车辆配置规定的更多功能。例如包括：集中灯光控制功能或者连续拖车初始化等。网络互连电控单元还可能要参与子网内其他网络互连电控单元的地址声明程序，特别是当网络互连电控单元作为牵引车、拖车、装置或者子系统（例如刹车子系统）的主要控制器时。有关处理连续拖车预置时对网络互连电控单元的特殊要求，可以参考SAE J1939-01。有关为装置总线提供接口的特殊要求，可以参考SAE J1939-02。关于子网内网络互连电控单元和其他电控单元在进行地址声明程序的详细信息，可以参考SAE J1939-81网络管理。图1典型卡车和客车应用的SAE J1939车辆网络图1典
12、型农业设备应用的SAE J1939车辆网络应用路由器或者桥接器为专用子网提供接口的功能超出了SAE J1939的范围，因为该功能依赖于应用程序。为实现某些特殊功能，可以由组件制造商、子系统供应商或者原始设备制造商提供。4.2网络互连电控单元类型一个网络互连电控单元（NIECU）的类型由其所能提供的功能来确定。其四种类型为：中继器（转发），桥接器（转发和过滤），路由器（转发，过滤和地址翻译），网关（转发，过滤，地址翻译和消息重新封装）。4.3网络拓扑车辆网络拓扑的建立必须使得任意两个电控单元间存在至多一条通路。因此原始设备制造商应该确保在车辆中不存在网络环路。目前没有专门为网络互连电控单元制造的
13、用来检测网络环路，或者用来防止不确定地产生及复制消息的特殊设备。冗余总线网段可以用来提供容错，但是检测、选择和自动重新设置消息路由选择通路的机制，应由网络互连电控单元供应商负责提供，本文件不涉及该内容4.4 一致性要求（最低要求）在本文件中，一个网络互连电控单元应符合以下要求：a、 应该能够完成本文件所描述的转发消息功能；b、 应该能够在转发低优先级消息前转发高优先级消息；c、 应该能够按照接收的顺序转发同优先级消息；d、 应该能够避免由地址声明消息的转发和争用引起的离线；e、 可以支持网络互连电控单元数据库管理（强烈推荐）；f、 应该定义一个有保证的转发和过滤速率；g、 各参数值不应该超过下
14、面的数值：1、 最大传输延时（NIECU特殊值见第6部分）4.5网络互连电控单元的性能判断标准有三个典型的性能判断标准，可以被用来判断一个网络互连电控单元是否适用于当前的应用。首先，是每秒所需的最大转发消息数量。如果该速率小于总线负载的平均值或峰值，则可能引起网络互连电控单元丢失数据消息。其次，是每秒所需的最大消息过滤速度。如果该速率小于数据库入口速率，则可能引起大量消息延时通过网络互连电控单元。第三，是最大传输延时。该参数决定了消息从一个电控单元被传递到另一个总线段上的另一个电控单元的过程中，最坏情况下的可能延时。4.6网络地址数据链路层为网络中的潜在需求提供了最多254个唯一的源地址。注意
15、，如果某个网络互连电控单元不是标准设备，每个电控单元在总线上的电气负载将限制当前网段所允许的电控单元数量。应用路由器在各独立的子网中创建新的地址空间，可以大大增加允许的电控单元数量。该子网在一个主控制器控制下，可以包含与某项特殊功能（如刹车系统、悬挂系统、拖车、农机具等）有关的电控单元及信息，该主控制器同时还可提供路由服务，从而选择性的收发SAE J1939主网上的消息。4.7非牵引车网段（拖车或农机具）为了隔离和保护牵引车网段，在牵引车网段与任一非牵引车网段间必须设置一个网络互连电控单元。其最简单的方式是用一个中继器重新生成信号。桥接器允许非牵引车网段运行在不同的速率上，而且可以通过消息过滤来降低数据流量。路由器允许非牵引车网段被单独开发并针对特殊功能进行优化。4.8专用消息和网络网络为专用消息直接在牵引车网段传输提供了准备。如果总线流量和执行时间影响了网络，可以用一个独立的网段来处理专用消息。该独立网段及其相关设备的供应商必须同时提供路
