SAEJ1939_物理层协议

SAEJ1939物理层协议是专为重型车辆设计的一种通信标准，它基于控制器局域网络（Controller Area Network，简称CAN）技术，并由美国汽车工程师学会（Society of Automotive Engineers，简称SAE）制定。该标准确保了在重型车辆和工程机械中不同制造商的电子控制单元（ECU）之间能够实现互操作性和标准化通信。本文将深入探讨SAEJ1939物理层协议的关键特性、电气规范以及网络拓扑要求。 ### SAEJ1939物理层协议概述 SAEJ1939物理层协议主要关注的是数据在网络中的传输方式，包括信号的编码、传输介质的选择、信号完整性以及网络的电气特性。根据SAEJ1939标准，物理层可以分为两个子部分：SAEJ1939-11和SAEJ1939-15。SAEJ1939-11规定了使用屏蔽双绞线作为传输介质，支持250Kbits/s的数据速率；而SAEJ1939-15则允许使用非屏蔽双绞线，同样支持250Kbits/s的数据速率，但更侧重于成本优化和安装便利性。 ### 物理层特性 #### 屏蔽双绞线 SAEJ1939-11中，物理介质采用了屏蔽双绞线，这种线缆由两条相互绞合的导线组成，外部包裹有屏蔽层，旨在减少电磁干扰（EMI）和射频干扰（RFI），确保信号的完整性和可靠性。在实际应用中，线缆通常包含三条线：CAN_H、CAN_L和CAN_SHLD，其中CAN_H和CAN_L用于信号传输，而CAN_SHLD则为屏蔽层。 #### 总线终结 为了确保信号的完整性，SAEJ1939-11要求在总线两端安装终端电阻，其阻值应为120Ω。终端电阻的作用是匹配电缆的特征阻抗，防止信号反射，从而避免信号失真和噪声累积。值得注意的是，终端电阻不应位于ECU内部，而是应在总线的末端独立安装。 #### 内阻和内部电容 在ECU未接入总线时，SAEJ1939定义了内阻（Rin）和内部电容（Cin）。内阻是指CAN_H和CAN_L线与地之间的电阻，而内部电容则是指这两条线与地之间的电容。这些参数对于理解信号在空闲（隐性）状态下的行为至关重要。 #### 差模内阻和差模内部电容 差模内阻（Rdiff）和差模内部电容（Cdiff）描述了CAN_H和CAN_L之间的电阻和电容。这些参数在评估信号质量，尤其是在信号处于隐性状态时，具有重要意义。 ### 电气规范 SAEJ1939对电气规范有着严格的要求，以确保网络的稳定性和可靠性。例如，每个网段的ECU数量被限制在最多30个，这是由总线的电气负载决定的。此外，标准还定义了电压范围、直流参数、总线电压参数等，以确保不同制造商的ECU在接入网络后能够正常工作。 ### 网络拓扑 为了减轻驻波效应，SAEJ1939建议采用不同长度的线缆（S、d值），这有助于改善信号质量。此外，标准还详细规定了终端电阻的连接方式、屏蔽地的处理以及连接器的设计。例如，推荐使用Stub Connector（A型）将ECU接入主干网络，而Through Connector（B型）则用于连接终端电阻并扩展主干网络。 SAEJ1939物理层协议不仅定义了通信的基本物理属性，还提供了详细的电气规范和网络拓扑指南，以确保在复杂和恶劣的环境中实现可靠、高效的通信。这些规定对于重型车辆和工程机械行业的标准化和互操作性至关重要，为不同制造商的产品提供了共同的通信基础，促进了整个行业的技术进步和创新。