SAE J193981.docx
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SAEJ193981
路面车辆推荐操作规程（被采纳为美国国家标准）
SAEJ1939-81:
网络管理
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。
目录
前言1
1目标4
2参考4
2.1应用出版物4
2.1.1SAE出版物4
3定义4
3.1网络管理中使用的术语4
3.2地址的配置和作用5
3.2.1不可配置地址的ECU5
3.2.2可由维护人员配置地址的ECU5
3.2.3命令配置地址的ECU5
3.2.4可自配置地址的ECU5
3.3ECU类型5
3.3.1标准型ECU5
3.3.2诊断/发展型ECU6
3.3.3网络互连型ECU6
4技术规定6
4.1标称符和地址规定6
4.1.1标称符7
4.1.1.1标称符域8
4.1.1.2仲裁地址能力域8
4.1.1.3产业类群域9
4.1.1.4汽车系统实例域9
4.1.1.5汽车系统域9
4.1.1.6保留域9
4.1.1.7功能域9
4.1.1.8功能实例域9
4.1.1.9ECU实例域10
4.1.1.10制造商代码域10
4.1.1.11身份编号域10
4.1.1.12标称符域中的从属关系10
4.1.2地址10
4.2网络管理程序11
4.2.1地址声明请求消息11
4.2.2地址声明/不能声明12
4.2.2.1地址声明消息12
4.2.2.2不能声明地址13
4.2.2.3不能声明地址消息13
4.2.3命令地址13
4.2.3.1命令地址消息14
4.2.3.2地址分配域（新源地址）14
4.3网络出错管理14
4.3.1不能声明地址14
4.4地址声明ECU初始化程序14
4.4.1地址声明要求15
4.4.1.1地址声明请求的要求15
4.4.2初始化原则15
4.4.2.1对于发向全局地址的地址声明请求的响应15
4.4.2.2对于发向某一特殊地址的地址声明请求的响应15
4.4.2.3对自身地址请求的响应15
4.4.2.4地址的争用16
4.4.3初始化的信息时序16
4.4.3.1网络中的ECU初始化信息时序16
4.4.3.2网络管理信息中潜在的相同标志符16
4.4.3.3地址声明的优先级16
4.4.3.4一个不能获得地址的ECU17
4.4.4自配置地址ECU的地址声明请求17
4.4.4.1不是永远与网络连接的ECU17
4.4.5地址与标称符联系表结构18
4.5最小网络管理的功能18
4.5.1动力供应和其他相关ECU干扰的反馈18
4.5.2最小网络管理系统的性能18
4.5.2.1地址声明信息的请求18
4.5.2.2使用一个源地址前的地址声明信息19
4.5.2.3ECU连接和断开时的网络干扰19
4.5.2.4掉电、上电过程地址的连续性19
附录A初始化的时序图20
图A1—ECU初始化，在无竞争情况下的地址声明20
图A2—ECU初始化，有两个不可自配置的ECU尝试声明同一地址，但不同步20
图A3—ECU初始化，标称符A小于标称符B且ECUB为可自配置型21
图A4—ECU初始化，有两个不可自配置的ECU尝试声明同一地址而且同步声明21
图A5—可自配置地址的ECU在无竞争情况下的初始化21
图A6—可自配置地址的ECU初始化，发送了地址声明请求给所有的地址22
图A7—不可自配置地址的ECU初始化，发送了地址声明请求但该地址已被使用22
图A8—对较早时声明地址失败的ECU所发出的地址声明请求进行回应22
图A9—命令配置地址给没有地址但接受被命令地址消息的ECU23
图A9—命令配置地址给没有地址的ECU，但该ECU不接受被命令地址消息23
附录BECU的配置和能力概述24
附录C标称符示例25
C.1标称符示例25
C.1.1示例1—在高速公路重型卡车中为发动机服务的单独ECU25
C.1.2重型卡车的第一个拖车上的ABS系统25
C.1.3分排控制的农业播种机26
附录27
理论基础27
SAE标准与ISO标准的关系27
应用27
参考书目27
1目标
这些SAE推荐操作规程将用于在公路或野外行驶的轻型和重型车辆，以及一些汽车部件（例如，发动机装置）适当的固定式应用。
相关的汽车包括但不仅限于：
在公路和高速公路行驶的卡车和拖车、建筑设备、以及农业设备和工具。
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。
在SAEJ1939网络中，网络管理，是指对源地址及其有实际功能的相关部分的管理，以及对与网络有关的错误进行检测和报告。
由于源地址管理的特性要求，网络管理还详细说明了初始化过程、对电源短暂中断的反应要求，以及网络中ECU的最小配置要求。
2参考
一般有关此系列推荐规程的资料可以在SAEJ1939中找到。
2.1应用出版物
以下的出版物形成本规程在此详述范围内的一部分。
除非特别说明，所使用的SAE出版物都是最新版本。
2.1.1SAE出版物
可在SAE,400CommonwealthDrive,Warrendale,PA15096-0001获得。
SAEJ1587—应用于重型车辆中微机系统之间接合SAE/TMC的电子数据交换
SAEJ1939—汽车网络串行控制通信推荐操作规程
SAEJ1939/21—数据链路层
SAEJ1939/31—汽车网络串行控制通信推荐操作规程－第31部分—网络层
3定义
3.1网络管理中使用的术语
本文档将使用SAEJ1939文档中定义的术语。
3.2地址的配置和作用
地址的配置，定义了一个ECU如何获得并保留它的源地址。
对于在一个单独的ECU中实现的个别功能，即使这个功能只有一个节点，它也可能会应不同的功能，具有不同的地址作用。
地址配置与地址声明程序不同，后者是ECU想要使用某个地址时进行广播声明的程序。
有四种不同的地址配置可供ECU使用。
以下是相关的术语和定义：
3.2.1不可配置地址的ECU
不可配置地址的ECU，是指那些已由制造商提供了源地址的ECU。
在地址域中，任何方法都不可改变它的地址。
这包括维护人员。
3.2.2可由维护人员配置地址的ECU
可由维护人员配置地址的ECU，是指那些在地址域中源地址可以由维护的技术人员进行更改的ECU。
源地址可以通过任何专有的技术，或者通过在“维护”的操作模式下使用被命令地址消息来更改。
它很可能与某个维护工具有关。
3.2.3命令配置地址的ECU
命令配置地址的ECU，是指那些在正常操作模式（相对于维护操作模式）下，可以通过被命令地址消息来更改源地址的ECU。
3.2.4可自配置地址的ECU
可自配置地址的ECU，是指那些根据内部计算确定它的源地址并自己声明该地址的ECU。
如果可自配置地址的ECU在声明第一个计算出来的地址时失败，那么ECU会重新计算并声明另一地址。
这种比较新型的ECU可使用任意地址，并将在ECU的标称符中表示出来。
3.3ECU类型
为了进行网络管理，把ECU分为三种类型：
标准型，诊断/发展型和网络互连型ECU。
3.3.1标准型ECU
标准型ECU，是指那些基本功能并不是用于网络互连、编程、诊断，或者它其他方面的功能不像工具或网络互连的ECU一样的ECU。
标准型ECU用于发动机，传动系统，ABS系统，虚拟终端，仪表板，以及牵引力控制系统。
数据测定和记录器也属于标准型ECU，但如果这些ECU要实现诊断工具功能，那么它们应该满足诊断工具ECU的要求。
除了地址声明过程以外，标准型ECU没有能力修改其他ECU的源地址。
标准型ECU可能可以进行自配置地址。
需要某个特定地址配置的能力不是本文档讨论的目的。
3.3.2诊断/发展型ECU
诊断/发展型ECU，是指那些连接在某个SAEJ1939子网中，用于分析、调试、发展或监测子网上的任一ECU或者子网本身运行情况的ECU。
虽然这些工具并不需要永远地附接在子网上，但这样的工具最好能成为车辆或飞机的一个固有部件。
另外，这些工具的作用比标准型ECU的作用更大，因为它们主要是设计用于与网络上其他ECU相互作用，没有其他外部功能（例如，诊断工具不需要提供转矩，播种，或刹车）。
这些工具可以作为专用工具作用在某个指定制造商的ECU上；也可以作为通用工具作用在多个制造商生产的ECU上，或者它们可以主要为网络本身工作，为系统集成商或OEM汽车制造商提供网络集成服务。
3.3.3网络互连型ECU
网络互连型ECU，是指那些主要用于网络或子网互连的ECU。
它们主要由转发器、桥接器、路由器和网关组成。
所有的网络互连型ECU通过各种方式在子网间进行消息传送。
由网络互连型ECU连接的子网可以具有相同的协议，例如在同一辆汽车内有两个SAEJ1939的子网；也可以具有不同的协议，例如从SAEJ1708/J1587连到SAEJ1939，或者可以与车外的子网相连，例如卫星连接、令牌网或便携式MODEM。
作为网关的网络互连型ECU可以把消息从SAEJ1939子网传送到其他不同的网络。
本文档只讨论这些ECU的SAEJ1939部分。
4技术规定
4.1标称符和地址规定
委员会为每个标称符分配了一个由64位组成的域。
标称符表示了ECU的功能（例如，1号发动机，2号发动机，1号变速箱，防抱死系统1）。
网络中可以找到的任一功能都指定了一个标称符。
在一辆汽车中，标称符必须唯一。
在SAEJ1939网络中，传输消息的ECU需要一个标称符。
标称符的作用有两个，第一，为模块提供一个功能描述；第二，提供一个编号值用于地址仲裁。
在SAEJ1939网络中使用的地址，为消息标识符提供了唯一性，并且可以确定消息的源头。
（有时提到的“源地址”是指后一种用法。
）地址声明消息包含一个源地址和一个标称符，可在网络中用于把一个标称符和一个特定的地址关联起来。
一个地址与唯一的标称符（4.1.1）之间的关联，也使地址和功能关联起来。
ECU的制造商和网络集成商必须保证所有在某个网络上传输消息的ECU的标称符都是唯一的。
4.1.1标称符
在SAEJ1939网络中，源地址用于标识在指定网络中的一个特定的ECU。
标称符，相对于地址来说，标识了一个ECU在网络中所发挥的功能。
在网络管理协议中，地址管理程序主要是使单独的源地址与ECU的功能进行关联，并在网络上公布这种联系。
附录C提供了为SAEJ1939的ECU构造标称符的范例。
在网络上，每个ECU都应该至少有一个标称符，以使ECU可以通过它的主要功能唯一地标识出来。
同样，网络上每个ECU将至少有一个唯一的地址，使它能够正确地和其他ECU仲裁CAN数据帧。
虽然不需要整个标称符都是可编程的域，但实例域应该可以选择允许正确的设置，例如，当一个备用件安装在这个区域中，或在一辆车内存在多组实例。
与首选地址一样，推荐使整个标称符域都为可编程的字段。
为产业类群、汽车系统、功能、以及制造商代码设定的编号值列表，可以在SAEJ1939的附录B中找到。
表1表示了组成标称符的字域。
以下段落对各个字域进行了定义。
以下表示了在CAN消息中标称符域的字节排序，这种排序使标称符可以作为一个编号对待，与SAEJ1939/71的方式保持一致。
字节1
位8-1
身份编号的最低有效字节（最高有效位为第8位）
（第8位紧接在消息的DLC位后发送）
字节2
位8-1
身分编号的第二字节（最高有效位为第8位）
字节3
位8-6
制造商代码的最低有效3位（最高有效位为第8位）
位5-1
身分编号的最高有效5位（最高有效位为第5位）
字节4
位8-1
制造商代码的最高有效8位（最高有效位为第8位）
字节5
位8-4
功能实例（最高有效位为第8位）
位3-1
ECU实例（最高有效位为第3位）
字节6
位8-1
功能（最高有效位为第8位）
字节7
位8-2
汽车系统（最高有效位为第8位）
位1
保留
字节8
位8
仲裁地址能力
位7-5
产业类群（最高有效位为第7位）
位4-1
汽车系统实例（最高有效位为第4位）
（第1位是最后发送的数据位，在消息中离CRC最近。
）
4.1.1.1标称符域
如表1所示，这些字域按从左到右的优先次序排列。
汽车系统域的内容意思根据产业类群域的内容决定。
此外，当功能域的值大于127且小于254的时候，功能域的内容由汽车系统域的内容决定。
图1表示了域定义之间的关系。
除了仲裁地址能力域以外，如果任一标称符域的数据不可知或不可用，那么该域将被设为二进制1，表示不可知或不可用。
仲裁地址能力域应该被设置为适当的值（见4.1.1.2）。
表1－标称符域
仲裁地址能力
产业
类群
汽车系统实例
汽车
系统
保留
功能
功能
实例
ECU实例
制造商代码
身分
编号
1位
3位
4位
7位
1位
8位
5位
3位
11位
21位
4.1.1.2
4.1.1.3
4.1.1.4
4.1.1.5
4.1.1.6
4.1.1.7
4.1.1.8
4.1.1.9
4.1.1.10
4.1.1.11
字节8
字节8
字节8
字节7
字节7
字节6
字节5
字节5
字节4/字节3
字节3/字节2/字节1
图1—标称符域中的从属关系
4.1.1.2仲裁地址能力域
这个1位的域表示一个ECU是否可自配置地址，是否能够使用仲裁源地址来解决地址声明冲突。
如果这位被设为“1”，那么当该ECU与一个具有较高优先级（编号值较小）标称符的ECU发生地址声明冲突时，它可以通过采用一个新的源地址来解决。
如果一个ECU计算它的地址后，只能声明某个特定的地址，那么这个ECU并不具有仲裁地址能力（例如，高速公路的拖车）。
关于地址声明过程的详细说明，请见4.2。
4.1.1.3产业类群域
产业类群域是由委员会定义并分配的一个3位的域。
产业类群的定义可以在SAEJ1939基础文档的附录B.7中找到。
产业类群域标识了使用SAEJ1939的某个特定产业相关联的标称符，例如，高速公路设备或农业设备。
4.1.1.4汽车系统实例域
汽车系统实例域，是一个4位的域，它表示在网络中产生了一个汽车系统。
注意，如果是网络中唯一一个或第一个特定的汽车系统域，则要把实例域置为零，以表示这是第一个实例。
4.1.1.5汽车系统域
汽车系统域，是由委员会定义和设置的一个7位的域，它和产业类在群域组合起来，可以和一个共用名相关联。
这样，汽车系统域在网络中为一系列功能提供了共用名。
例如，汽车系统在“普通”的产业类群中定义为“拖拉机”，在高速公路产业类群中称为“拖车”，在“农业设备”产业类群中称为“播种机”。
4.1.1.6保留域
这是SAE为以后的定义保留的。
保留位应置为零。
4.1.1.7功能域
功能域，是由委员会定义和设置的一个8位的域。
当功能域的值为0到127时，其定义可以不依靠其它任何域。
当功能域的值超出127时，其定义就要以汽车系统域的值而定。
当功能域同产业类群和汽车系统域组合后，可以和一个特定硬件共用名相关联。
这个源于组合的共用名没有任何特别的功能。
4.1.1.8功能实例域
功能实例域是一个5位的域，它表示在某个网络的同一个汽车系统中产生了一个功能域。
注意，如果是唯一一个或第一个特定的功能，则要把实例域置为零，以表示这是第一个实例。
个别的制造商和系统集成商很有必要在功能实例域的说明和使用上达成某种统一。
例如，考虑一个由两部发动机和两部转速器组成系统的实现，其中关键在于，将发动机实例0物理连接到转速器实例0，以及将发动机实例1物理连接到转速器实例1。
4.1.1.9ECU实例域
ECU实例域，是一个3位的域，它可以显示同特定功能域相关联的一组电子控制模块中哪一个被引用了。
例如，当两个分开的控制单元去控制同一台发动机时，每个控制单元都附属于相同的SAEJ1939网络，这时对于第一个ECU,ECU实例域的值设为0;对于第二个ECU,设为1。
注意，如果是唯一一个或第一个特定的ECU，则要把实例域置为零，以表示这是第一个实例。
4.1.1.10制造商代码域
制造商代码域，是一个11位的域，它可以显示哪一家公司对使用这种标称符的电子控制模块产品承担责任。
制造商代码是由委员会设置的，并可以在SAEJ1939基础文档中找到。
制造商代码域在标称符中不依靠其它任何域。
4.1.1.11身份编号域
身份编号域，是由ECU制造商设置的标称符中一个21位的域。
身份编号在有的情况下很必要，例如标称符可能唯一的情况（也就是说可能会一样）。
这个域必须是唯一的，并且在断电的情况下保持不变。
它对于解决地址冲突也是有必要的。
在产品中提供这种唯一性正是制造商的责任（例如，通过身份编号、序列号、时间/日期代码的使用，等等）。
4.1.1.12标称符域中的从属关系
图1阐明了上述汽车系统和产业类群128项功能的从属关系。
另外也展示了身份编码同制造商代码之间的从属关系。
保留域没有在图中表示。
功能0到127都不受产业类群和汽车系统的约束。
功能128到254依赖于汽车系统和产业类群。
4.1.2地址
大部分基于SAEJ1939网络的ECU都将拥有一个设置好的首选地址（参阅SAEJ1939，表B2到B9），ECU必须尝试首先使用。
如果这个ECU的首选地址被网络上另外一个ECU成功申请到，那么依靠ECU的寻址能力以及未使用地址的有效性，这个ECU可以尝试获得另外一个源地址或者它可以发送一个“不能申请地址”的信息。
ECU的初始地址，也就是首次上电启动时ECU尝试申请的那个地址，是由制造商设置的，是和应用定义不管何地的首选地址相对应的（SAEJ1939表B2到B9）。
然而，ECU的初始地址应该可以重新设定，这样OEM（原始设备制造商）才能恰当的装配一辆汽车。
尽管这样做对于“标准”汽车没有必要，但它为ECU多重实例（也就是说，当有两步发动机时，等等）可能存在的应用提供了灵活性。
这种可重新设定的特点对于临时联网或者二手ECU格外的重要。
对于一个特定的汽车，它的源地址必须唯一。
在汽车每次上电启动后源地址可能和不同的ECU相关联，并且源地址也可能因车而异。
同每个ECU相关的标称符通常是在最开始汽车或机器配置时或者当ECU被添加到汽车上时设置的。
这些同源地址相关联的标称符，确定了ECU提供的功能，并且不管所用地址如何，都能保持一致的定义。
这份文档支持自配置选址功能。
自配置选址功能最初被ECU用于和一个已经工作的网络相关联的场合，例如数据记录器，校验ECU，桥接器,或者其他设备。
这个文档中对于自配置选址功能的支持并不表示每个ECU都支持自配置选址功能。
SAEJ1929ECU并不要求拥有自配置选址功能，然而，它们都要求能够执行最小的网络管理功能,这在4.5.2中有描述；它们也可以应制造商要求为了某些特殊的应用而拥有这些功能。
4.2网络管理程序
网络管理程序是由单独的ECU通过消息并执行任务来集中管理网络。
网络管理协议的主要功能是这些地址管理以及网络出错管理。
网络管理消息和别的SAEJ1939消息除了空地址的用法外具有相同的特征和要求。
地址声明信息的请求是一种常规的请求信息，正如SAEJ1939/21种描述的一样。
只有在网络管理消息是一个地址声明的请求或者一个不能申请地址的消息时才能够接受空地址（254）。
指向空地址（254）的请求不会获得响应。
任何ECU都可以用这一系列网络管理消息来请求地址和标称符，为ECU声明地址，广播不能声明地址消息，或者命令其它的ECU使用一个新的地址。
表2时这些消息的总结。
4.2.1地址声明请求消息
任何一种ECU都可以应用地址声明请求消息来请求标称符以及同网络相连的ECU的地址。
基于地址声明请求消息，每个ECU都可以发送一个包含了它的地址和标称符的地址声明消息。
如果ECU不能够声明地址，那它就会响应一条“不能声明地址”的消息（4.2.2.2）除非这个ECU仍然没有尝试声明一个地址。
还没有尝试声明地址的ECU要等到这个ECU尝试声明地址为止才能够参与网络通讯。
这些ECU直到尝试声明地址才能够发送不能够声明地址消息或者任何其他的消息。
表2—地址管理消息
消息名称
PGN（参数群编号）
PF（协议数据单元格式）
PS（特定协议数据单元）
SA（源地址）
数据长度（字节）
数据
请求参数群（地址声明请求）
59904
（参阅SAEJ1939/21）
234
DA（目标地址）
SA
（1）
3
PGN60928
声明地址
声明地址
60928
238
255
SA
8
标称符
不能声明源地址
60928
238
255
254
8
标称符
命令地址
65240
254
216
SA
9
（2）
标称符，新SA
1.如果没有声明地址，源地址可以设置到254。
2.命令地址消息是通过传送协议BAM发送的（参阅SAEJ1939-21）。
地址声明消息请求可以发送到一个特殊的地址或者一个全局目标地址（255）。
如果ECU要使用一个特殊地址，它可以向这个地址发送一条地址声明请求进行审讯，以确定这个地址是否已经被别的ECU所声明。
ECU还可以通过向全局目标地址（255）发送地址声明请求并检验响应，从而确定在网络上是否存在具有特殊标称符的正在工作的ECU。
如果地址声明消息请求来自于还没有声明地址的ECU，那么用于存放该地址声明消息请求的源地址必须是空地址（254）。
ECU必须能够响应它自己的地址声明消息请求。
4.2.2地址声明/不能声明
地址声明PGN（参数群编号）可以用在两个方面，一个是声明地址，一个是广播不能声明地址。
正如在4.2.2.1谈到的地址声明消息以及在4.2.2.2谈到的不能声明地址消息。
ECU使用地址声明消息，要么是响应接收到的地址声明消息请求，要么是简单的在网络上声明一个地址。
在网络初始化期间或者当ECU与正在运行的网络相连时，ECU必须发送地址声明消息。
如果ECU接收到一个声明它自己源地址的地址声明消息，它就会将地址声明消息中包含的标称符信息同它自己的标称符相比较，并以此确定哪一个ECU拥有更高优先权的标称符（正如4.4.3.3描述的较低数值）。
如果接收到地址声明的ECU确定了它拥有较高优先权标称符，那它就会发送一条地址声明消息，包含了它自己的标称符和地址。
然而，如果ECU拥有较低优先权标称符，那它要么尝试声明另一个地址，要么发送一条不能声明地址消息。
ECU一个成功的声明包括，发送地址声明消息请求到地址，并且250ms内没有收到来其它ECU的争夺声明。
ECU直到
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