作者 |小懶

小編 | 不吃豬頭肉

SAE J1939協(xié)議概述

SAE J1939協(xié)議是由美國(guó)汽車工程師協(xié)會(huì)（SAE，Society of Automotive Engineers）定義的一種用于重型車輛和工業(yè)設(shè)備中的通信協(xié)議，主要應(yīng)用于車輛和設(shè)備之間的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換。J1939基于CAN（Controller Area Network）總線技術(shù)，使用29bit的擴(kuò)展標(biāo)識(shí)符和擴(kuò)展數(shù)據(jù)幀，CAN通信速率為250Kbps，用于車載電子控制單元（ECU）之間的通信和控制。小北同學(xué)在之前也對(duì)J1939協(xié)議做過(guò)掃盲科普【科普系列】SAE J1939協(xié)議解讀。

表 1例如1939-71 文件中定義了一些PGN（參數(shù)組），用于描述報(bào)文中待發(fā)送的參數(shù)，以及關(guān)于報(bào)文優(yōu)先級(jí)和傳輸速率的信息。今天主要聊聊J1939診斷功能。提起車載診斷，想必大家最熟悉的就是UDS（ISO 14229-1）了，通過(guò)UDS中定義的服務(wù)可以獲取車輛的參數(shù)、故障信息等。那J1939協(xié)議中又是如何定義的診斷呢？大家可以帶著疑問(wèn)走進(jìn)J1939-73一探究竟。

J1939-73車輛診斷2.1 J1939-73的基本概念

J1939-73中定義了診斷故障代碼（DTC）、診斷消息（DM）等信息，當(dāng)車輛存在故障時(shí)，需要根據(jù)發(fā)送的故障相關(guān)信息，獲取故障原因并對(duì)車輛進(jìn)行診斷維修。

2.2診斷故障代碼（DTC）

DTC（Diagnostic Trouble Codes）是J1939-73中的核心概念，代表診斷故障代碼，由SPN(Suspect Parameter Number)、FMI (Failure Mode Identifier) 、OC（Occurrence Count）及CM（SPN Conversion Method）四部分組成：

SPN：表示故障發(fā)生的具體參數(shù)/系統(tǒng)/部件，是一個(gè)19位數(shù)字；

FMI：表示故障的具體類型/模式，是一個(gè)5位數(shù)字；

OC：DTC從活動(dòng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橄惹盎顒?dòng)的狀態(tài)的次數(shù)（先前活動(dòng)的DTC：故障發(fā)生過(guò)但當(dāng)前沒(méi)有發(fā)生，活動(dòng)的和先前活動(dòng)的狀態(tài)是互斥的,故障不能既是活動(dòng)的又是先前活動(dòng)的狀態(tài)）；

CM：表示SPN的轉(zhuǎn)換方式；

表 2

例如

油壓預(yù)濾器參數(shù)，可疑參數(shù)數(shù)值（SPN＝1208） 故障模式標(biāo)志（FMI）為 3 發(fā)生次數(shù)（OC）為 10 所有的DTC以Intel格式傳送（最小有效字節(jié)優(yōu)先） SPN 1208 ＝4B8 ＝000 00000100 10111000（19 位） FMI 3 ＝3 ＝00011（5 位） OC 10 ＝A ＝0001010（7 位） 可疑參數(shù)編號(hào)的轉(zhuǎn)化方式(CM) ＝0（1 位）

整體的DTC數(shù)據(jù)如下圖：

圖 1-SAEJ1939-71-2006（來(lái)源）

如下圖數(shù)據(jù)流中DTC為0x10B0209,根據(jù)上面介紹的J1939-73協(xié)議中定義的DTC格式，可以得知SPN為0x209，F(xiàn)MI為0x0B，CM為0，OC為0x01。有了這些信息則可以根據(jù)對(duì)應(yīng)故障碼表格，定位故障。

圖 2-J1939報(bào)文

2.3診斷消息（DM）

在J1939-73中還定義了很多診斷信息（DM），由不同的診斷信息（DM）實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)故障監(jiān)控、歷史故障讀取、氧傳感器檢測(cè)等功能。下圖為J1939-73中定義的部分DM內(nèi)容，可以根據(jù)自己的需求選擇對(duì)應(yīng)功能的DM。

圖 3-SAEJ1939-71-2006（來(lái)源）常用到的診斷消息有DM1、DM2和DM3等：

DM1：獲取當(dāng)前活動(dòng)故障代碼（包括與排放系統(tǒng)相關(guān)的DTC）；

DM2：獲取歷史故障和相關(guān)的故障代碼；

DM3：清除先前活動(dòng)的DTC故障數(shù)據(jù)或復(fù)位；

今天主要解讀一下DM1

每當(dāng)DTC變?yōu)榛顒?dòng)故障時(shí)，就發(fā)送DM1消息，此后以1次/s的更新速率傳輸。如果一個(gè)不同的DTC在1秒的更新周期內(nèi)改變了狀態(tài)，則傳輸一個(gè)新的DM1消息來(lái)反映這個(gè)新的DTC及指示燈（故障指示燈、紅色停止燈、琥珀色警告燈和保護(hù)燈）的狀態(tài)。為防止頻率非常高的間歇性故障導(dǎo)致消息率過(guò)高，建議每個(gè)DTC每秒傳輸?shù)臓顟B(tài)變化不超過(guò)1次。DM1相關(guān)參數(shù)如下：Extended Data Page: 0 Data page: 0 PDU Format: 254 PDU Specific: 202 Default Priority: 6 Parameter Group Number: 65226 (0x00FECA)

圖 4-DM1報(bào)文結(jié)構(gòu)

當(dāng)傳輸數(shù)據(jù)超過(guò)8個(gè)字節(jié)時(shí)，需要使用由SAE J1939-21中定義的多包報(bào)文傳輸協(xié)議進(jìn)行分包傳輸。如下圖中，當(dāng)存在5個(gè)激活的DTC時(shí)，需要傳輸共22個(gè)Bytes(DTC共占20個(gè)Bytes，加上2個(gè)Bytes的故障燈狀態(tài)）的數(shù)據(jù)，拆分為4包數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。通過(guò)TP_CM連接報(bào)文可知即將傳輸報(bào)文的PGN為0xFECA、所有傳輸數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為22個(gè)Bytes、數(shù)據(jù)被拆分為4個(gè)包。TP_DT傳輸報(bào)文中第一個(gè)字節(jié)表示序列號(hào)，Bytes2-7為傳輸?shù)臄?shù)據(jù)內(nèi)容。如果最后一包數(shù)據(jù)≤7個(gè)Bytes,則可以設(shè)置填充位進(jìn)行填充。

圖 5-多包報(bào)文傳輸

J1939診斷應(yīng)用

CANoe作為一個(gè)總線開發(fā)與測(cè)試工具，可以提供J1939、FMS通用數(shù)據(jù)庫(kù)文件，也集成了J1939的NM、TP以及基于UDS/J1939-73的診斷功能。實(shí)現(xiàn)通過(guò)DTC監(jiān)控功能捕獲和分析故障代碼，幫助工程師了解系統(tǒng)問(wèn)題并進(jìn)行故障排查。那該如何在CANoe中應(yīng)用呢？

首先需要根據(jù)項(xiàng)目需求，選擇J1939總線，搭建好工程；

接下來(lái)可以導(dǎo)入創(chuàng)建好的對(duì)應(yīng)J1939總線的DBC文件；

圖 6-J1939 DBC創(chuàng)建

導(dǎo)入DBC文件之后，可以通過(guò)IG模塊發(fā)送仿真J1939報(bào)文，也可以使用CAPL腳本發(fā)送J1939報(bào)文。

使用IG模塊仿真報(bào)文

圖 7-CANoe中IG模塊設(shè)置

使用CAPL函數(shù)發(fā)送DM01報(bào)文

圖 8-CAPL示例及發(fā)出報(bào)文

總結(jié)

在當(dāng)前汽車電子快速發(fā)展的背景下，J1939-73協(xié)議不僅能夠滿足傳統(tǒng)商用車輛的診斷需求，還可以支持新能源汽車等領(lǐng)域的診斷應(yīng)用。結(jié)合CANoe等專業(yè)工具的強(qiáng)大功能，開發(fā)人員可以更加高效地進(jìn)行協(xié)議一致性測(cè)試、診斷通信驗(yàn)證等工作。

注：文中部分圖片來(lái)源于Vector及SAE 1939-73-2006協(xié)議。