CAN总线应用层协议J1939轻松入门

本书首先介绍CAN总线的基础知识，然后阐述了CAN2.0协议与J1939协议的关系，进而详细解析J1939协议；结合徐工集团摊铺机找平控制系统，详细讲解了J1939协议在工程机械上的实际应用，供读者参考。笔者在多年实践基础上，从研发、后期故障维修的角度对工程机械J1939协议故障进行了详尽的实例解析，具体分析软件、硬件中存在的问题，并给出了改进方案。

第1章CAN总线基础知识1

1.1CAN总线简介1

1.2CAN总线基本工作原理3

1.3CAN的标准格式和扩展格式4

1.4CAN的节点构成4

1.5CAN控制器5

1.6CAN收发器6

1.7CAN总线接口电路保护器件7

1.7.1共模扼流圈7

1.7.2ESD防护8

1.7.3CAN总线网络保护8

1.8CAN总线通信过程9

1.9CAN总线控制器芯片滤波器的作用10

1.10CAN总线的报文格式11

1.10.1数据帧11

1.10.2远程帧15

1.10.3错误帧15

1.10.4过载帧16

1.10.5帧间空间17

1.11振荡器容差18

1.12位定时要求18

1.13同步20

1.14位流编码及位填充23

1.15CAN总线错误处理24

1.15.1错误类型24

1.15.2错误标志25

1.16故障界定25

1.16.1错误计数划分25

1.16.2错误计数规则25

1.16.3错误状态转换27

1.16.4错误标记及错误中断类型27

1.17CAN网络与节点的总线拓扑结构28

1.17.1总线结构拓扑28

1.17.2CAN总线通信距离29

1.17.3CAN中继器30

1.17.4CAN网桥32

1.17.5CAN集线器32

1.17.6CAN网关33

1.18CAN总线传输介质34

1.18.1双绞线34

1.18.2光纤38

1.19改善电磁兼容性的措施39

1.19.1增加电阻值抑制共模干扰39

1.19.2分开的总线终端40

1.19.3斜率控制40

1.20CAN网络的实时性能及通信波特率设置40

1.20.1网络延时40

1.20.2CAN网络通信速率选择42

1.20.3CAN网络通信速率的一致性43

1.21CAN总线节点设备的电源45

1.22如何监测CAN网络节点的工作状态48

1.22.1问题的引出48

1.22.2只有2个节点的简单CAN总线网络48

1.22.3大于2个节点的CAN总线网络49

1.22.4CAN总线应用层协议中的节点状态监测53

第2章CAN2.0协议与J1939协议的关系54

第3章J1939协议59

3.1J1939协议简介59

3.2J1939的报文格式60

3.3J1939协议数据单元61

3.4PGN64

3.5可疑参数编号SPN68

3.6PGN解析与实例68

3.7SPN解析与实例70

3.8J1939发送的数据帧举例73

3.9J1939协议中的名称和地址75

3.10J1939报文类型83

3.10.1命令报文83

3.10.2请求报文87

3.10.3广播/响应报文90

3.10.4确认报文90

3.10.5群功能报文93

3.11各类型报文举例98

3.12J1939接收报文的流程104

3.12.1接收中断104

3.12.2典型的接收流程105

3.12.3J1939协议中关于接收滤波器设置的特殊性109

第4章J1939传输协议功能110

4.1报文的拆装和重组110

4.1.1数据包的序列号111

4.1.2数据包的拆装111

4.1.3数据包的重组112

4.1.4数据包拆装与重组举例112

4.2传输协议连接管理中的报文类型112

4.2.1连接模式下的请求发送报文113

4.2.2连接模式下的准备发送报文114

4.2.3消息结束应答报文115

4.2.4放弃连接报文116

4.2.5广播公告报文117

4.2.6数据传送报文118

4.3多字节数据传输120

4.3.1多组消息广播120

4.3.2连接模式下的多字节数据传送123

第5章J1939协议中的故障诊断132

5.1诊断故障码的组成132

5.2故障代码类型140

5.2.1当前故障代码（DM1）141

5.2.2历史故障代码（DM2）149

5.2.3历史故障码诊断清除/复位（DM3）153

5.2.4当前故障码诊断数据清除/复位（DM11）155

5.2.5停帧参量（DM4）157

第6章摊铺机找平控制系统163

6.1摊铺机找平控制系统功能概述163

6.2基于J1939协议的找平控制系统开发的一般步骤164

6.3拓扑结构规划166

6.4通信协议制定167

6.4.1节点命名规则167

6.4.2基于J1939协议的标识符分配168

6.4.3数据格式规定169

6.4.4报文发送方式169

6.4.5通信协议176

6.4.6消息类型179

6.5摊铺机找平仪硬件电路设计181

6.5.1硬件电路实现的功能181

6.5.2硬件电路的构成182

6.6J1939传输协议功能的通信过程184

6.7摊铺机找平仪软件设计192

6.7.1软件设计流程图193

6.7.2程序头文件定义说明194

6.7.3通信错误的处理197

6.7.4摊铺机找平仪CAN总线通信初始化程序205

6.7.5函数详解217

6.7.6中断的处理230

6.7.7基于J1939协议的摊铺机找平仪通信程序源码233

第7章工程机械J1939协议故障实例解析234

7.1工程机械CAN总线应用特点234

7.2工程机械CAN总线布局235

7.3高速CAN和低速CAN（容错CAN）的区别236

7.3.1高速CAN标准的特点与拓扑结构236

7.3.2低速容错CAN标准的特点与拓扑结构237

7.4CANScope总线综合分析仪239

7.4.1设备简介239

7.4.2产品特性240

7.4.3功能概述240

7.4.4硬件接口241

7.4.5设备软件界面246

7.5工程机械节点硬件常见问题与改进设计248

7.5.1接口电路常见损坏排查与高防护接口电路设计249

7.5.2线缆参数选择问题与规范线缆255

7.5.3网络布局常见问题与处理方案257

7.6工程机械J1939软件常见问题与改进设计259

7.6.1波特率兼容性问题与改进设计260

7.6.2总线错误处理问题与改进设计261

7.6.3驱动层收发丢失问题与设计262

参考文献264

本书首先介绍CAN总线的基础知识，然后阐述了CAN2.0协议与J1939协议的关系，进而详细解析J1939协议；结合徐工集团摊铺机找平控制系统，详细讲解了J1939协议在工程机械上的实际应用，供读者参考。笔者在多年实践基础上，从研发、后期故障维修的角度对工程机械J1939协议故障进行了详尽的实例解析，具体分析软件、硬件中存在的问题，并给出了改进方案。