日志

CAN 帧ID 与J1939 PGN总结

热度 1已有 958 次阅读10-1-2018 16:19 |个人分类:CAN与J1939

对于CAN ID的理解

在接触CAN之前，应该接触过IIC通信，在IIC通信中，在同一条IIC通信总线上每个device有唯一的ID，后续对于device的操作都是通过唯一的ID号来区分。而CAN ID虽然也叫ID，但是意义却不一样，每个CAN device可以接收和发送多条不同的ID报文。

比如在一条CAN总线上有三个device，叫做A，Ｂ，C吧。

A device有接收ID：202，302；发送ID：101，102；

B device有接收ID：101，303；发送ID：201，202；

C device有接收ID：101，102，201；发送ID：302，303；

如果A device发送了ID为101的一条报文，因为B device和C device都有接收为101的ID，那么B device和C device都可以接收到这条报文。

如果A device发送了ID为102的一条报文，因为只有C device都有接收为102的ID，那么只有C device可以接收到这条报文。

如果B device发送了ID为202的一条报文，因为只有A device都有接收为202的ID，那么只有A device可以接收到这条报文。

可以看出，CAN ID其实是个报文过滤器，当总线上报文的ID和自己接收的ID有相匹配的时候，就可以接收相应的报文。

CAN中的ID是为了定义相应的报文的含义，每个ID对应有自己的具体含义。

比如，101为电压信号，201为电流信号，这样当A device要发送电压信号时候，就用101 ID的报文，B和C device接收到101 ID的报文之后，知道这是电压信号。

CAN总线ID是包含在报文帧中的。
1、主要用作CAN总线的仲裁使用，所以一般来说网络上的每个节点（向总线上发送）的ID应该有所不同。ID值越低，报文优先级越高，在两组不同ID报文同时上线时候，仲裁机制使得ID值低的占用总线，ID值高的退出。
2、ID域可以是11位和29位，其值和含义可以由用户自定义，可以用作高层协议的管理，比如CANopen等协议中把ID的部分做为“源地址”，部分作为“目的地址”，这样CAN报文从哪来到哪去都清晰了。
3、ID的另一个作用是配合接收方滤波使用，就是说一般接收的滤波器可以设定接收ID的范围等，用于过滤掉不需要接收的信息，减轻CPU的处理负担。
ID是赋给帧的，不是直接给节点的，只是某节点知道自己要接收某个ID的帧。总线上的节点来说它只管取总线上他应该取的ID的帧，并不管是谁发的。
即使是远程帧，发出请求的节点在获得相应时也仅仅是根据帧ID判定，并不影响其他节点的接收。
我们要从总线的角度去看待CAN，不要从节点的角度出发

CAN 帧ID 与J1939 PGN 转换

1. J1939应用层协议详细描述了用于J1939网络的每个参数，包括其数据长度、数据类型、分辨率、范围及参考标签，并为每个参数分配了一个编号（SPN）。由于J1939协议是以协议数据单元（PDU）的形式进行传输，而一个PDU包含8个字节数据，因此，需要对这些参数进行组合。在J1939应用层协议中还详细定义了参数组，包括每组参数的更新率、有效数据长度、数据页、PDU格式、PDU细节、默认优先权及参数组的内容，并为每个参数组分配一个参数组编号（PGN）。

PGN(parameter group number)是一个24位的值，包括保留位(R)、数据页位(DP)、PF（PDU格式场）和PS（群扩展场）等要素。

SPN(SPN:Suspect Parameter Number)是PG(参数组)下面的具体参数的一个编号，而PGN是参数组编号，可以理解为一个PGN包含了按一定方法分类的一组参数，而每个具体参数又有它自己的编号（就是SPN）。
SAE J1939的应用层以PGN和SPN的方式具体规定了车辆使用的每个参数的数据长度，数据类型，分辨率和数据范围等。

2. 参数组编号（PGN）
在识别 CAN 数据帧的数据域属于哪个参数组时，需要一个 24 位的值。这个 24 位的值首先发送最低字节（见表 2，最低字节先发送，其次是中间字节，最后是最高字节）。 PGN 是一个 24 位的值，包括以下部分：保留位、数据页位、 PDU 格式域（8 位）和组扩展域（8 位）。若 PF 值小于 240(F016)， PGN 的低字节置 0。否则，将其值设为组扩展域的值。

if (PDUF < 240) //PDUF即PF , PDUS即PS
PGN = PDUF*256; // PDU1

else
PGN = PDUF*256 + PDUS; // PDU2

PF用来确定PDU格式：

0——239表示PDU1格式，PDU1格式报文表示向特定或全局地址发送。

240——255表示格式2，PDU2格式报文表示向全局地址发送。

PS由PF决定其含义

DA表示报文要发送的目标地址

GE表示PS在PDU2中与PF的4个最低有效位能够共同确定4096个PDU2格式参数组

数据场

数据场包含了参数组中的数据内容，通常控制类参数组数据长度等于8；其中未定义的字节以0xFF填充，已备将来分配；如果参数组数据长度超过8，要使用传输协议。

参数组与PGN

参数组数目=[240(PDU1)+16*256(PDU2)]*2(DP)=8672

PGN计算

PDU1格式

PGN=PF*256

PDU2格式

PGN=PF*256+GE

3. CAN帧ID与J1939PGN转换例子

PGN是参数组编号，对于制定CAN协议来说十分重要，很多ECU在接受报文时识别的就是PGN而不是报文的ID，报文ID作为报文的名字，是没一条报文专有的名字，而一个PGN不仅仅对应一条报文。CAN的扩展帧使用29位标识符，报文ID共有四个字节32位，PGN共有3个字节24位，两者有重合但是PGN并不是ID的一部分。