CAN 總線應用層協議 J1939 輕鬆入門

本書首先介紹CAN總線的基礎知識，然後闡述了CAN 2.0協議與J1939協議的關係，進而詳細解析J1939協議；
結合徐工集團攤舖機找平控制系統，詳細講解了J1939協議在工程機械上的實際應用，供讀者參考。
筆者在多年實踐基礎上，從研發、後期故障維修的角度對工程機械J1939協議故障進行了詳盡的實例解析，
具體分析軟件、硬件中存在的問題，並給出了改進方案。

第1章CAN總線基礎知識1
1.1CAN總線簡介1
1.2CAN總線基本工作原理3
1.3CAN的標準格式和擴展格式4
1.4CAN的節點構成4
1.5CAN控制器5
1.6CAN收發器6
1.7CAN總線接口電路保護器件7
1.7.1共模扼流圈7
1.7.2ESD防護8
1.7.3CAN總線網絡保護8
1.8CAN總線通信過程9
1.9CAN總線控制器芯片濾波器的作用10
1.10CAN總線的報文格式11
1.10.1數據幀11
1.10.2遠程幀15
1.10.3錯誤幀15
1.10.4過載幀16
1.10.5幀間空間17
1.11振盪器容差18
1.12位定時要求18
1.13同步20
1.14位流編碼及位填充23
1.15CAN總線錯誤處理24
1.15.1錯誤類型24
1.15.2錯誤標誌25
1.16故障界定25
1.16.1錯誤計數劃分25
1.16.2錯誤計數規則25
1.16.3錯誤狀態轉換27
1.16.4錯誤標記及錯誤中斷類型27
1.17CAN網絡與節點的總線拓撲結構28
1.17.1總線結構拓撲28
1.17.2CAN總線通信距離29
1.17.3CAN中繼器30
1.17.4CAN網橋32
1.17.5CAN集線器32
1.17.6CAN網關33
1.18CAN總線傳輸介質34
1.18.1雙絞線34
1.18.2光纖38
1.19改善電磁兼容性的措施39
1.19.1增加電阻值抑制共模干擾39
1.19.2分開的總線終端40
1.19.3斜率控制40
1.20CAN網絡的實時性能及通信波特率設置40
1.20.1網絡延時40
1.20.2CAN網絡通信速率選擇42
1.20.3CAN網絡通信速率的一致性43
1.21CAN總線節點設備的電源45
1.22如何監測CAN網絡節點的工作狀態48
1.22.1問題的引出48
1.22.2只有2個節點的簡單CAN總線網絡48
1.22.3大於2個節點的CAN總線網絡49
1.22.4CAN總線應用層協議中的節點狀態監測53

第2章CAN2.0協議與J1939協議的關係54

第3章J1939協議59
3.1J1939協議簡介59
3.2J1939的報文格式60
3.3J1939協議數據單元61
3.4PGN64
3.5可疑參數編號SPN68
3.6PGN解析與實例68
3.7SPN解析與實例70
3.8J1939發送的數據幀舉例73
3.9J1939協議中的名稱和地址75
3.10J1939報文類型83
3.10.1命令報文83
3.10.2請求報文87
3.10.3廣播/響應報文90
3.10.4確認報文90
3.10.5群功能報文93
3.11各類型報文舉例98
3.12J1939接收報文的流程104
3.12.1接收中斷104
3.12.2典型的接收流程105
3.12.3J1939協議中關於接收濾波器設置的特殊性109

第4章J1939傳輸協議功能110
4.1報文的拆裝和重組110
4.1.1數據包的序列號111
4.1.2數據包的拆裝111
4.1.3數據包的重組112
4.1.4數據包拆裝與重組舉例112
4.2傳輸協議連接管理中的報文類型112
4.2.1連接模式下的請求發送報文113
4.2.2連接模式下的準備發送報文114
4.2.3消息結束應答報文115
4.2.4放棄連接報文116
4.2.5廣播公告報文117
4.2.6數據傳送報文118
4.3多字節數據傳輸120
4.3.1多組消息廣播120
4.3.2連接模式下的多字節數據傳送123

第5章J1939協議中的故障診斷132
5.1診斷故障碼的組成132
5.2故障代碼類型140
5.2.1當前故障代碼（DM1）141
5.2.2歷史故障代碼（DM2）149
5.2.3歷史故障碼診斷清除/復位（DM3）153
5.2.4當前故障碼診斷數據清除/復位（DM11）155
5.2.5停幀參量（DM4）157

第6章攤舖機找平控制系統163
6.1攤舖機找平控制系統功能概述163
6.2基於J1939協議的找平控制系統開發的一般步驟164
6.3拓撲結構規劃166
6.4通信協議制定167
6.4.1節點命名規則167
6.4.2基於J1939協議的標識符分配168
6.4.3數據格式規定169
6.4.4報文發送方式169
6.4.5通信協議176
6.4.6消息類型179
6.5攤舖機找平儀硬件電路設計181
6.5.1硬件電路實現的功能181
6.5.2硬件電路的構成182
6.6J1939傳輸協議功能的通信過程184
6.7攤舖機找平儀軟件設計192
6.7.1軟件設計流程圖193
6.7.2程序頭文件定義說明194
6.7.3通信錯誤的處理197
6.7.4攤舖機找平儀CAN總線通信初始化程序205
6.7.5函數詳解217
6.7.6中斷的處理230
6.7.7基於J1939協議的攤舖機找平儀通信程序源碼233

第7章工程機械J1939協議故障實例解析234
7.1工程機械CAN總線應用特點234
7.2工程機械CAN總線佈局235
7.3高速CAN和低速CAN（容錯CAN）的區別236
7.3.1高速CAN標準的特點與拓撲結構236
7.3.2低速容錯CAN標準的特點與拓撲結構237
7.4CANScope總線綜合分析儀239
7.4.1設備簡介239
7.4.2產品特性240
7.4.3功能概述240
7.4.4硬件接口241
7.4.5設備軟件界面246
7.5工程機械節點硬件常見問題與改進設計248
7.5.1接口電路常見損壞排查與高防護接口電路設計249
7.5.2線纜參數選擇問題與規範線纜255
7.5.3網絡佈局常見問題與處理方案257
7.6工程機械J1939軟件常見問題與改進設計259
7.6.1波特率兼容性問題與改進設計260
7.6.2總線錯誤處理問題與改進設計261
7.6.3驅動層收發丟失問題與設計262
參考文獻264