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1、路面车辆举程操作规程（被接受为美国国家标准）SAEJI939-II：物理层,250K比特/秒,屏蔽双纹纹、，%-前百本系列SAE举荐掾作规程是由卡车及客车电子电气委员会所属的R车及客车限制及通信小用委员会制定的.该小组委员会的目标是针对电控单元的霜求、设计和运用,提交信息报告、制定举苕操作规程.这些电控单元在汽车部件之间传递着电子（S号和限制信息.本规程的运用不限于卡华和客华应用,其对于其他的应用也可以供应干脆的支持.正如已在建筑及农业设备和固定式的动力系统。本举荐操作规程晌最终目标是形成工业标准,因此可能为适应实际应用和技术进步作出常常性的啊整.目*前言II目标42 参考42.1 应用出版物
2、4SAE出版物4ISo出板物4军用出版物42.2 相关出版物553 网络物理层描述53.1 物理层53.2 物理介顺53.3 差动电压53.4 总线电平63.5 仲裁期间的总战电平63.6 一般模式总线电压数阳63.7 总战终端63.8 内部电阻63.9 差动内部电阻73.10 内部电容73.11 差动内部电容3.12 位时间73.13 内部延迟时间103.14 CAN位时序恳求Il4 功能性描述135 电气特性135.1 子数据13电子限制单元13材定圾大额定的14宜流参数14沟通参数15总线电压一一操作的15静电放电器(ESD)15物理层示例电路155.2 物理媒介参数16总线17布局17
3、终端电阻17济般终端185.3 连结器规定18连接器电子性能要求19连接器机械性要求196 一样性测试206.1 ECU的哙性输出206.2 Vcan4j和VCNJ的内部电阻216.3 内部不同电阻216.4 ECU的隐性输入的阀限216.5 ECU的显性输出226.6 ECU的显性输出阀限226.7 内部延迟时间231总竣错误的探讨237.1 网络连接失败237.2 接点能量或地丢失247.3 断开遮挡247.4 开放和城错误248留意258.1 旁注25附录A物现层电跻慈例26A.1物理层例126A.2物理层例226A.3物理层例327附录B举荐的电线终端制造过程298.2 举荐的电线终端
4、制造过程29附录C举荐的电缆接合工序30C.I举荐的电缆接合工序30附录D举荐的电缆修复工序32D.I举荐的电缆修复工序32附录I33理论基础33SAE标准和ISo标准之间的关系33应用33参考文件331目标本举荐规程供轻型、中型或亚型的车辆或者合适的运用车辆派生制件（如发动机俎）的固定设班运用.涉及的车辆包括（也不乐于）：卡车及其拖车：建筑设备以及农业设备和器具.本举荐规程的目的是提出一个电子系统间的开放互联系统即通过供应一个标准的框架使电控单元（ElectronicControlUnits.ECU之间可以实现相互.通信。2参考有关举荐规程的一般信息可以在SAEJ1939中找到。2.1 应用
5、出版物卜列出版物内容包含了一部分上,展特殊规定的规程，除非特殊说明，所发布SAE出版物是最新版本.2.1.1 SAE出版物可在SAE.400CommonwealthDrive.Warrcndalc.PAI5（）96-（XX）1茨限SEJl939/13汽车元件电磁适应性梃业过程一13部分一抗静电干扰SAEU128一低压基础电线SAEJ1939（草案）一汽车珅络本行限制通信的举荐现程2.1.2 ISO出版物可从ANS1.I1WEST42ndSTRBE.NEWYORK1NY10036-8002获得。ISO6722马路汽车一无屏蔽低压电城2.1.3 军用出版物可从DODSSP.Subscription
6、ScniccDesk.Building4D.700RobinsAvenue.Philadelphia.PA19111-50%获得.M11X85485电缆，电动,过逑线2.2 相关出版物下列出板物只供陶信息参考,而非本文档必要组成部分.2.2.1ISO出版物-可从ANS1.UWEST42ndSTREET.NEWYORK.NYIOa-8OO2获得.ISO6722马路汽车一数字信息交换一高速通信的眼制器同域网(CAN)3网络物理层描述3.1 物理层物理层实现网洛中电控的元ECU)的电子连接.ECUS数日限制于总线的仇致承受实力.依据现行规程中电学冬致定义，在特定河段上ECUS的用大数目定为30,3.
7、2 物理介质本文档定义了物理介顺中屏蔽双纹战，此双线战特定阻抗为120Q,电流对称期动,两条线分别命名为CAN_H和CN.1.相应ECUs的性脚线名为由CANJI和CAN.1.分别定义.疥收终端的第三方连接由CAN-SH1.D定义.3.3 差动电压CAN_4和CAN_1.的相对于每个单独ECU地的电乐有VCAN_14和VCAN-1.VCAN_H和VCAN-1.间的浣动电压由等式I定义：V1jlff=VcanhVcanl等式I)3.4 总线电平总战总处了两种逻轨状态即隐性和显性的其中之，VCAN-H411VCAN-1.与中值电压相关.在终端总线上，VdifT接近于零显性状态由大于最小极限的差动电
8、压我示。显性状态糙差隐性状态并在金性位中传输.3.5 仲裁期间的总线电平在给定的位时间里，总践上显性位和除性位的冲突仲裁结果是显性位。的性必性H图1一物理位表示法3.6 一般模式总线电压范围一般模式总找电压范困由CAN_H和CAN-1.的边界电压值定义。在连接在总战上的全部ECU正名运行的前提下，CAN-HfflCAN.1.的电压假由单独各个ECU的地利得.3.7 总线终端一线在各个末端上有Pn值为R1.的电阻.R1.不应当放置在ECU中,因为假如其中一个ECU嘶线，总战将失去终端（见图2）（亦可见电阻特性5.2.3）3.8 内部电阻ECU的内部阻抗Rin定义为CAN（或CANJJ和地之间的电
9、阻值，这必铅是瞪性位状态，ECU和总线断开（见图3）。3.9 差动内部电阻ECU的差动内部电阻RdilT定义为CAN1和CAN-1.间的电阻值。这必需是防性位状态，ECU和总线断开（见图4.3.10 内部电容ECU的内部电容Cin定义为CANH（或CANJ）和地之间的电容位.这必需是隐性位状态，ECU和总找断开（见图3）。3.11 差动内部电容ECU的差动内部电容ClnIt定义为CAN-H和CN.1.间的电容做，这必需是隐性位状态，ECU和总线断开见图4）.3.12 位时间位时间IB由位的持续时间定义（见图5）.在位时间内执行的总线管理功能.如ECU问步.网络传输延迟补偿和采样点定位由CAN协
10、议IC（集成电路）的可编程位时序逻辑定义.本文档的位时间是4s,相对应于250Kbito位段不同名称由CAN协议ICs供应商运用，两个位段可以定义为同一名称.图2物理层功能图3一处隐性状态的ECU内部电容利电用的图解图4一处愿性状态的ECU差动内部电容和电阻的图解标称位时间SYXCSEGIPRoPSEGPuASESEGlPIiASESEG2采样点图5一位划分a. SYNCSEG一位时间中的这部分是用来同步总战上的不同ECUS。边缘在此位段中，.b. PROPSEG一位时间中的这削分是用来补偿网络中物理延迟时间,延迟时间是由于总线传播时间和ECUs内部延迟时间造成的.c. PHASESEGl和P
11、HASESEG2一这岫相缓冲段用来补借相忸因它能鲂由重同步碉定增长或缩俎.d.枭样点一采样点是指读取并翻洋总找上各位值的时刻，它位PHSE-SEG1的尾部.3.13内部延迟时间ECU的内部延迟时间IECU定义为Ml对丁砂议IC的位时序龙朝单元，在传输和接受中全部弁步延迟的总和.具体细微环节见图6.a.同步一硬同步和重同步是同步的两种形式.它们遵循以下规则：1 .在一个位时间内只允许一个同步。2 .只有前来样点（原先总战读数）测得的值与边缘后总规的马上读数不同时，才在同步中运用边缘的概念.3 .在上述的边缘中运用硬同步,只要是“隐性”到“显性”的边缘转化.4 .遵循爆则I和2的全部其他“晦性”到
12、“显性”的边缘转化可在於同步中运用.但有例外，假如在同步中只有“隐性”到“显性”的边缘转化，传送者将不行使实现在“I性”到“显性”边缘转化中带有正极期错误的近同步。b.I可步跳动宽度（SJW）一同步的结果可能是PHASE_SEGl变长而PHASE_SEG缩短.相位段增长或墙短的数目有同步跳动宽展给定的上限.同步跳动宽度小等于PHASE_SEG1.EalA的位时间ECllB的传时间备注:I）输入输出ECU延迟的总和包括ECU相对于位时序逻辑而有与总线断开.这些播是很重要的.这个ECUlfi要的参数见3.12t.ECU=1.OUtPUt,t_InputWhcrc.=ECU（A.B）2）正确的仲裁要
13、酒息以下条件：IaECU+IuECU+2*liMiiTO=tpKo_stG+（Iirjp_se;i-Isw）SYNe1.SEG并不CM因为该段可能在多种模式转换的相移位中丢失。lsnvPHASE-SEG1的部分，用来补偿相错误.它是从可用时间上减去的.因为峥值可能导致&W的相移位.这.位味莉关于ECUA同步的先导传输位时序龙林应当知晓在采样点处总城上位n的电平，1.ECU的范国主要取决T位速率，总我长度和可能地位时间氏度，加仲裁条件所示3)此协议ICs可接受的晶振公差和潜在的失步取决于PHASE_SEGI和2.图6仲裁期间ECUA和B的位时序龙轴关系3.14CAN位时序恳求我们有必要保证不同供
14、应商的元件能帔组成招定的网络,若没有任何位时序限制，不同装置则不能正确接受和说明有效怯息.在特定网络条件下，特定装置可能可以时同络进行非法访H-另外,这使网格管理(系统诊断变得异样困碓.CAN芯片供陶商也举荐特定网格上的全部装H应能用相同的位时间值假程。全部CANlCS将位时间分割为更小的时间片断Iq(Iinwquanturn),对丁大多数，CANICs.Kq=250ns(IGMhz时钟)(由振济器频率和波特率预定标器礴定.因此.须要定义位时间注册特定位.以保证网络运行稳定,全部节点能婚达到传播延迟和时钟误差的用佳折变点，招急，不同CAN装置制造商对位段定义会存在差异。我们举荐：被选中的蚂允许
15、采样点(见图5)放在某个位时间靠近但不超过7/B处的位也(0.875X4s113.5s).这使传播延迟和时钟误差达到最佳折衷.我们举荐下列值给在标准时钟频率下运朴的典型胤制器ICs,对于其他领率,选择不同的值,以保证采样点尽可能林近但不超过显佳时间，I6MHZ采样点=O875tbtq=250ns(I6tq,bit)tsync=250ns(Itq)TSEGI=3,2SHS13t(i)TSEG2=500ns2q)20MHZ采样点=O.85tbtq=200ns(20tq,bit)tsync=200ns(Ilq)TSEG1=3.2s(16tq)TSEG2=30()ns3tq)SJW=Itq(SJWTS
16、EGl和TSEG2的一部分)WM=TSEGI+TSEG2+Tsyncseg=l3+2+1=I6c0.508W米平方地海蝶汽径&，2.233.05厘米电摘直径由6.08.5米0.8平方亳米的0.760一米平方导规(20AWG)ifl&2.53.5芯米电&H径4.511.0麾米济总效力200225金欧/米I-Hl为1兆物技的每Ml1.C854S5居试方式的表面传诩附抗温度危图C-40+125C加热老化I3000小时ISO6722.用电罐心粕的4一5倍直招消认电86。曲半径r4倍电Ja米电遒没疗性能或软侦上老化时的90直径度学信径1 .由接收ECU枪酒的白统电压整,以接收ECU依靠于它自己和传输EC
17、U之何的找电阻.Kft.信号找白电阻由每个ecu的总统标准答数限定.2 .胞找上两点间的以小It退时间可能为O.Jft大依是山Kt时间和传输Ii接收电路的延退时间确定的.3 .其他可用的导规尺寸，部件维维尺寸叫健史大于SAEJu28中所指定的,谀计工程Mi应成保电缆*按税港与报触.点:间的技容性，4,符合SAEJU2B对GX1.或SX1.焚型的性能要求(包括可用的月扰&.5.I25C或每个OEM所指定的，5.2.1总线总税由一条CANJh一条CANJ1.,一条CN.SH1.D导线扭成。CN.H应为黄色，而CAN.为绿色.另外，电缆必需符合以下的及小要求.5.2.2布局该网络的接线布局应尽可能接
18、近线性结构以便于避开电境辐射.事实上,接受连接短电缆到主要的中枢电缆上是必要的，如图7所示。为了将驻波减到最少,W络上W点的问陶不应相等且电揽短战长度如图7中尺寸S）也不完全等长。网络尺寸的要求见表8所示.EB7一接线网络布局卷救符号最小值叙定W域大值(条件总战长度1.(40米不胞括电或短线电绫如找长度3S0I米节点I节点距用Ci0.140米从R1.起的总小距国0米心不是位于ECU之内I.由焙诊斯线路的电皴柯优中，预书给4.辆的以大值为0米,预用鳍斑浅诊新设每的最大W为0.33米。5.2.3 终端电阻线性总线的主要中枢健路的每个终流都必需以一个合适的电用来结束.以供应CAN.H和CAN_1.导
19、戏的正确终端。该线端电网应连接在CAN.H和CAN_1.导线之间该线端电阴应符合表9中指定的特性，表9修俄电阻蟀ft符号最小值额定依破大值条件电阻Ri.IIO120130欧小小功耗400塞儿加自博系数I1.依KiVGvo(为16伏.5.2.4 屏蔽终端该屏蔽应以一根接战导线结束且它仅在一点处干腌推地。解IK的干脆终端逋常接受的方针是（按重要件排列）：1 .连接刎用小的电子噪声点处，2 .运用阻抗层可能低的连接罂，3 .接受与网络中心最近的连接器.识别解藏终潴的实现是汽车制造商的选任.总线上的每个W点也都应供应一个接地屏做点；然而，CAN_SH1.D导戏的连接器应通过一系列的电阻和电容达到节点间
20、的域佳接地连接器，举荐值为R=I欧及C=0.68做法，（见图Al和A2）5.3连结器规定所示的两种连接器能舒表现全部的网络状况.一个ECU可能与一个假接头（附录C或连接窑相连。快如用一个连接器将一个ECU连到四络中枢戏路匕则可称它为母线连接器，企图8中标明为“A”。中抠连接器如图9所示.若连接器用于将绻端电阻与中枢电境末端相连或用下通过结构边界（例如驾驶室舱壁）或用T扩展中枢戏路的终端，则称之为“通过连接器“，在图9中标明为-B,该一通过连接器”加图10所示.这两条连接器在设计上很相像,只是接受了不同的键控结构以消退运用对正礴的通讯有害的方式来连接附络的可能性。该连接器是为CAN_H、CAN_
21、1.和排扰线CAN-SH1.D的电子战路做打林的该连接器概念的运用实例如图8所示.图X网络差接用法实例图M一(常有公头)的尺寸央求（八）2在-55到+125度之间是可变形的I针头是冷度铜的J1039直连接器的借口尺寸图10亶连按詈(和柔性对)尺寸要求(B)6一样性测试以下的图和式表明白，在原理上,5.1部分指定的参数是怎么样为元件制造商所确定的.在物理层的很多要求中,这部分定义了传输接受器听从测试的端口.应留危地面连接和CANSH1.D不一样，测求地面参数应当是ECU地，6.1 ECU的隐性输出在图H中Ra性输出电压可以测最图Il在做找不工作状态下VcN.H和VCAN的测量当总线不工作时VCA
22、NH和VeNi被认定没有栽入,V11这样确定Ven=Vcan41VcanlcVcan.H.l-V)/(V-U)(cq.3)据图11.VeNh和VcN1.是开路电压.K*为表3的随性状态所定义，包括同意%支流参数,6.3 内部不同电阻在图13所示，内部不同电阻能被测向图13在ECU协议设置为总税不工作状态下处沛的测吊总线不工作状态下,U=5V.RM=IoK0,3的计算R三=Rz(V4fr-V)/(V-U)(cq.4)据6.1,VM是开路电压.6.4 ECU的隐性输入的阀限在图14所示，在此过般惯式的国中ECU的脸性输入的网限的确定.图14一一为险性位探涎,测试输入的网限电流I可调整的，这个假在0
23、5V（在脸性状态中探测Ra性位的上限）和R.产60。（总线载入苏效电阻）住.另外.U设置为两个适应值,当总线不工作时供应Y2Y,Y6Y。在这些条件下，ECll必需停止传递，这表明白砰一个传输隐性位依旧被IC和ECU协议作为隐性探测，显性层几乎不依靠U的值。留意：衣2中.时接受Ra性位，最大阚限是0.5V,7Y代酹6Y.6.5 ECU的显性输出在图14所示.ECU的显性蜡出破测Ja当i个显性位被传输时,VCAN.”和VCA阳的测址.Rg设为60G,则对应VN为VAfl=VCANWVcanl（eq.5）留意ECU从总线断开后.显性状态电床在表4中定义.6.6 ECU的显性输出阀限企图16所示，在超
24、过一般根式惹附中,ECU的显性输入的同限的确定图16为陷性位探测,测试输入的网限电流1可调整值，这个值包括RX“=609总找我入等效电明），上阀限IY在脱性状态要求探测个显性位.另外，U设置为两个适应值，当总设不工作时供应V=-2Y,Y=6Y。在这些条件卜,E（T必需停止传递消息,这消息描述受承认的仲裁,这发明门场个传输显性位依旧被IC和ECU协议作为显性探测.显性层几乎不依就I的值.府息表4中,对接受显性位，最大阀眼是0.5V,TV代，6V6.7 内部延迟时间在图17所示,内部延迟时向被邀吊电测单元V。采样点采样点V第一Xtj配始帧隐住柝峰图17被部分?盅的内部延迟时间.直到件战丢失时.被显
25、性层定义的第一IS性分割位（阴影区域）图17所测试电位和袖位起始同步，那起始位被ECU的IC所传递。在第一隐性分别位的探测下,测试单位传TOVUWM秒一次被显性层（在图17险性部分）部分用差隐性位，直到协议IC失去仲裁和停止传输.则府忐增加.假如处于这种状况在，对于廷迅时间的补偿的位时间工,可用部分将耗尽.（参照图5和图6,表7）Tee=Tgt-TihETeV山由协议IC的位时间单位可知，TStZ从测试单位中可知，依据接受对应的固限电压，显性和除性的电压层由消试单位所设置，这意味在显性用而层是1V,脸性层是03V这确定了电压层和内部延迟时间之间的不特殊的定义.7总线错误的探讨a.可能的错误.一
26、一在正常操作中，很多总跳错误发生，它们影响了悚作.这些错误和结果网络行为将在阴后指定.7.1 网络连接失败他如一个接点连接失败，剜下的接点应接着通讯,7.2 接点能或地丢失假如接点失去能依，或假如在低电压状态卜，网络没有我入，剩卜的接点应按若通讯“假如接点丢失地.网络不偏高,刻下的接点应接者通讯.7.3 断开遮挡万一在一个接点中遮挡断开.通讯是可能的但电池冲突增加.一般铢式电标包括在遮挡和线路之间.7.4 开放和短错误原理上，假如在IR饯消息的摧毁率，由电子限制单位说明。一些意外的事能引起错误，它们在图18和以下探讨:a.例I：CANH被打断在中断的不同边接点之间.数据逋讯是不行能的.在中断相
27、同边接点之间.数据逋讯是可能,随莉削减信号唤声。b.例2：CAN1.ifc打断在中断的不同边接点之间，数枇通讯是不行能的.在中断相同边接点之间，数据通讯是Ur能，随着削减信号啖声.c.例3：CAN-H短于Vbat假如Vbat比呆大允许的一般模式电压范围还火.数据通讯是不行能的，d.例4：CAN-1.屈于GND因为总线电压在一般模式电压范困内，所以通讯是可能，信号噪声削M辐射增加。电极免疫力下降.c.例5:CAN-H短于GND数据通讯是可能的.f.例6：CAN-1.短于Vbal数据通讯是可能的.g.例7：CANH短于CAN-1.数据通讯是可能的.h.例8：两个总线同一位置任中断的不同边接点之间,
28、数据通讯是不行能的。在中断相同边接点之间,数据通讯是可能，班希削减信号声i.例9：末端电阻器的丢失通过数据总我的数据通讯是可能的.但随蓿刖城信号味咨j.例10：布局参数违反ic,总线长度,线路长度,接点分布）通过数据总线的数据通讯是可能的。但陶着剂皎信号噪声RlRi图18一一归T感外*务的UJ能镉误8留意8.1旁注为了便利读者的运用左边的(R)旁注是标明那些修正是为从前报告的论点而做的.文件左边的R标记表明是一个完整的修正报告.由SAE卡车和客车限制和通信网络子委员会打算(JKE车和客车电力电子娶员会)附录A物理层电路范例A.1物理层例1以卜是三个物理层电路也例，它们都符合本文当中的电气规范.
29、t.l物理层例I见图Al.图Alf理层电BMlI这个电路对CAN.1.通路有特坨的短路爱护.所以缄然它只运用低Jk元件,但它可以承受总线上+50V的电压（例如，和荷）.R7.R8.R9.R10用于构成隐性状态下的偏压网络：R5.R6.C1.C2和偏压网络一起构成一个大约1.2MHZ的输入浊波罂。R3,R4.R15和RI6为三极管Ql和Q2的胆动电阻；合理选择这些电眼，可以使CAN_H和CAN.的转换波形在转换过程中保持句称对称.Rl和R2,还有Ql和Q2上的电阻.一起构成工作状态下的输出阻抗：Dl和D2用于一般模式下的隔黑.假如在CAN.1.通路上的电压超过+10V,R12.R13.D3.Z1
30、和Q3将使Q2管关闭（此时Ql管由Dl隔离）.D3把Zl的电容从总线上个离开来.1.l联在总战上，用于削战高频微处理器的开关噪评。枪试表示，这个元件可以削MlOKH,到200MHZ测试范用内的轴射发敌，特殊是30MHZ以卜范困的辐射。抵然这个元件可以诙善辎射发散的性能，但它的运用并不符合SAEJ1939-11的她本要求，因此不须要运用这个元件,ECU的擢射发散性能必需另外晶独处理.A.2物理层例2A.2.1物理层电路例2这个电路是为贴片元件设il的，电阻R7.R8和R9构成一个偏压M络，它确定KI性状态下践路的电压.网络RS.R6.Cl和C2构成一个Tft模式的谑波器，转角频率大约为15MHz
31、,电PHR3,R4RI5,R16是输Ill晶体皆Ql和Q2的骈动阻抗.为了保持信号线路的平街，应当调整这些元件的大小.以使在从I：作状态到塾性状态.和从隐性状态到工作状态的转换过程中,驱动电医保外对称“电川Rl和R2用于把线路的电流限制在大和100Ma以内.这样当与电池发牛.知路时，可以削取把全部的功率都奢侈在哒动器上.在电流限制下,Rl和R2上的损耗功率大妁为O.25W当CAh1.H与地短路时,Ql上的损耗功率也大约有025W,当CAN，和32V短路时，Q2上的损耗功率由295W,但被立刻限制了.1.l联在总线I.用于削减高频微处理器的开关喋声.测试表示，这个元件可以削减IOKHz到2(X)
32、MHz测试范围内的擢射发散,特殊是30MHz以下抬用的粕射.瓜然这个元件可以改并播射发收的性能，但它的运用并不符合SAEJ1939-11的基本要求,因此不须要运用这个元件,ECU的辎射发放性能必需另外单独处理“ON_HCAN-1.CAN-SHlDBB2-*三2A.3物理层例3见图A3,A3.I物理层电踣例3这个电路供应了运用贴片元件和集成芯片的解决方法,集成芯片Ul代替了范例Al和A2中的数字电路电容Cl是UI的供电去偶电容,通常在0.0IUF和0.1UF之间“电阻RI确定了在集成芯片传输信号时CAh1.1.和CANJi的(上升和下降)斜率，Ul的5月VREF输出电压大妁为VCC/2。一些CAN协议眼制器须要VREF信号来执行正俏的操作，关于Ul的特性和运用的额外信息，请参考飞利浦半导体应用笔记,AN96116.“PCA82C2502HCAN收发器”.1.l联在总线I.用于削减高频微处理器的开关噪声.
