[发明专利]一种基于SocketCAN的SAE J1939传输协议的设计方法

说明书

本发明公开了一种基于SocketCAN的SAE J1939传输协议的设计方法，属于嵌入式计算机领域。该方法由协议接收模块、协议发送模块和网络处理模块组成。协议接收模块通过处理来自长报文发送方的消息，完成连接的建立和消息的重组。协议发送模块通过与目标设备建立连接，将长报文拆分成数据包依次发送。网络处理模块处理与地址相关的消息，管理地址分配和网络错误。本发明提供了一种基于SocketCAN的SAE J1939传输协议的设计方法，使用者不需要了解SAE J1939传输协议，只需要利用提供的接口，就能实现长报文收发，节省开发时间。

技术领域

本发明属于嵌入式计算机领域，涉及一种基于SocketCAN的SAE J1939传输协议的设计方法。

背景技术

CAN是控制器局域网络(Controller Area Network，CAN)的简称，是由德国BOSCH公司开发的，并最终成为国际标准，是汽车总线、自动化控制和嵌入式设备中应用最广泛的现场总线。CAN协议定义了物理层和数据链路层规范，其中数据链路层是核心内容，又分为逻辑链路控制(Logical Link Control，LLC)子层和媒体访问控制(Media AccessControl，MAC)子层；逻辑链路控制子层完成过滤、过载通知和管理恢复等功能，媒体访问控制子层完成数据打包/解包、帧编码、媒体访问管理、错误检测、错误信息、应答、串并转换等功能。CAN2.0规范分为A和B两个版本，其中A定义了含有11位标识符的标准帧，而B不仅定义了标准帧，还定义了含有29位标识符的扩展帧。CAN协议定义了数据帧格式并为其提供了可靠的数据通信，而未定义数据帧的具体应用，这为不同的汽车厂商制定符合自身需要的协议提供了很大的便利。

为了解决车辆上不同厂商的电器元件兼容性问题，美国汽车工程协会(Societyof Automotive Engineers，SAE)定义了基于CAN2.0B的标准J1939，它描述了重型车辆现场总线的一种网络应用，包括物理层、数据链路层、网络层、应用层和网络管理模块。SAEJ1939的物理层沿用了CAN物理层规范；数据链路层在CAN2.0B的基础上，对扩展帧作了进一步定义，采用协议数据单元(Protocol Data Unit，PDU)传送信息，形成了一套完整的标准通信策略；网络层描述了不同子网间针对报文传输的网桥功能；应用层描述了常用物理参数对应的实际数据；网络管理模块作为一个分离的单元，描述了设备的命名方式和地址管理。

SAE J1939数据链路层将扩展帧格式的29位标识符分为3位优先级、1位保留位、1位数据页、8位协议数据单元格式(PDU Format，PF)、8位特定PDU(PDU Specific，PS，目标地址、组扩展或专用)和8位源地址。同时，定义了由保留位、数据页、PF和PS组成的24位参数组编号(Parameter Group Number，PGN)，然后用它标识CAN数据帧的数据属于的参数组。协议数据单元PDU是SAE J1939定义的消息格式，包括优先级、PGN、源地址和数据。CAN数据帧最多支持8字节的数据，如果PDU的数据小于8字节，使用单个CAN数据帧传输即可；如果PDU的数据大于8字节(简称长报文)，则无法使用单个CAN数据帧来装载，将使用“传输协议功能”。传输协议功能是SAE J1939数据链路层的一部分，分为消息的拆装、重组和连接管理。消息的拆装是发送方把长报文拆分成若干个小的数据包，每个数据包分配一个从1依次递增的序列编号，然后使用单个CAN数据帧对其逐一发送；消息的重组是接收方依次接收单个CAN数据帧，然后解析并重组成原始的长报文。连接管理是在发送方和接收方之间建立一条信息传送的虚拟通道，称为“连接”，并负责通信的管理和关闭。连接分为到特定目标设备的点对点连接和到网络上所有设备的点对多连接，连接管理为前者提供数据流控制和握手功能。