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

摘要 電控單元(ECU)是車輛內(nèi)部系統(tǒng)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，實現(xiàn)基于SAE JI939協(xié)議的車輛網(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(tǒng)，通過液晶顯示器和按鍵實現(xiàn)信息交互，解決了車輛儀表盤信息量較少和故障診斷實時性不足等問題。該方法可推廣應(yīng)用到其他工業(yè)環(huán)境類似的CAN通信領(lǐng)域，如列車控制、工廠控制等。
關(guān)鍵詞 SAE JI939協(xié)議 車輛網(wǎng)絡(luò) 集成方法 電控單元 CAN

引 言
隨著車輛電子化和自動化程度的提高，車輛上的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(shù)據(jù)狀態(tài)信息能夠?qū)崿F(xiàn)共享，大量的控制信號能夠?qū)崟r交換。這樣，傳統(tǒng)線束已遠遠不能滿足這種需求。
CAN總線及基于CAN的車輛網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議提供了解決上述問題的途徑。SAE J1939協(xié)議是美國汽車工程師協(xié)會(SAE)在CAN2．0B協(xié)議基礎(chǔ)上制定的重型貨車和客車網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，是目前汽車電子網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用最廣泛的應(yīng)用層協(xié)議之一。該協(xié)議使用多路復(fù)用技術(shù)為車輛各傳感器、執(zhí)行器和控制器提供建立在CAN總線基礎(chǔ)上的標(biāo)準(zhǔn)化高速網(wǎng)絡(luò)連接，在不同的ECU間實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)共享，以有效減少線束數(shù)量并提高車輛電子控制系統(tǒng)的靈活性、可靠性、可維修性。
目前，車輛的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)動機、變速器及其緩速器和ABS等ECU)，自定義若干ECU，集成實現(xiàn)基于SAE J1939協(xié)議的車輛網(wǎng)絡(luò)，完成自定義ECU的信息采集和各ECU間的信息交換。

1 車輛網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)
具有SAE J1939 CAN接口的ECU產(chǎn)品接上儀表板連成網(wǎng)絡(luò)后，已基本滿足車輛駕駛的要求。為了使自定義ECU對外通信盡量不影響ECU產(chǎn)品間的通信，整個網(wǎng)絡(luò)分為兩個網(wǎng)段，必要時可合并成一個網(wǎng)段。網(wǎng)段A包含信息交互ECU，發(fā)動機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(wǎng)段連接，具有報文轉(zhuǎn)發(fā)功能。車輛網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 車輛網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)計
按照SAE J1939協(xié)議，車輛網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)計包括以下幾方面內(nèi)容：
◆物理層與SAEJI939-11兼容；
◆數(shù)據(jù)鏈路層與SAE J1939-21兼容；
◆網(wǎng)絡(luò)層與SAE J1939-31兼容；
◆應(yīng)用層與SAE J1939-71兼容；
◆應(yīng)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
物理層實現(xiàn)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，CAN_H為黃色、CAN_L為綠色。網(wǎng)段盡可能使用線性拓撲結(jié)構(gòu)，其波特率為250 kbps。網(wǎng)段干線兩端均以120 Ω電阻做終端匹配。ECU使用短支線與網(wǎng)段干線連接，在網(wǎng)段中采用不相等布置以防止產(chǎn)生駐波。