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J 1939 Protokoll für Dummies

J 1939 Protokoll für Dummies

Moderne elektronisch geregelte Dieselmotoren sind die kommende Technologie mit der EU-Abgasregelung der Stufe V ab 2019. Diese können durch digitale Befehle gesteuert werden. Sie senden auch Informationen über ihren aktuellen Status. Befehle und Statusinformationen sind über einen digitalen Bus verfügbar. Der defacto-Standard ist ein CAN-Bus mit SAE J1993-Protokoll.

Sie besteht aus drei verschiedenen Schichten. Die physikalische Schicht (J1939/11) beschreibt die elektrische Busschnittstelle. Die Datenverbindungsschicht (J1939/21) definiert die Struktur der Nachrichten, den Buszugriff und die Erkennung von Übertragungsfehlern. Die Anwendungsschicht (J1939/71, J1939/73) definiert einen Satz von Nachrichten und die Daten, die mit jeder Nachricht übertragen werden.

Es können maximal 254 Teilnehmer an einen CAN-Bus angeschlossen werden. Diese sind entweder Master oder Slave und haben in der Regel eine vordefinierte, feste und eindeutige Adresse. Sie kommunizieren mit einer festen globalen Busgeschwindigkeit von 125 kb/s, 250 kb/s oder 500 kb/s.

CAN-Nachrichten haben einen 29-Bit-Identifier und einen 8-Byte-Datenrahmen.

29 bit Identifier

8 byte Data Frame

Die Kennung hat ein 3-Bit-Prioritätsfeld, ein 18-Bit-PGN (Parameter Group Number) sowie eine 8-Bit-Quelle.

3 bit priority

18 bit PGN

8 bit source address

Die Priorität kann von 0 bis 7 sein, wobei 0 die höchste Priorität ist. Wenn ein Teilnehmer versucht, eine Nachricht zu senden und eine Nachricht von einem anderen Teilnehmer mit höherer Priorität liest, stoppt er seine eigene Übertragung. Das bedeutet, dass theoretisch Teilnehmer mit hoher Priorität die Buskommunikation blockieren können, wenn sie viele Nachrichten senden.

PGNs werden zudem in vier Bereiche unterteilt. 1 Bit ist reserviert, die Datenseite hat auch 1 Bit,
8 Bit PDU-Format und auch 8 Bit PDU-spezifisch.

CAN-Nachrichtentypen werden durch eindeutige so genannte SPNs (Suspect Parameter Number) identifiziert. Diese SPNs haben eine unterschiedliche Länge, je nachdem, welche Daten sie enthalten. Die Motordrehzahl (SPN 190) hat z.B. eine Länge von 2 Byte, wobei der Motorstarter-Modus (SPN 1675) nur 4 Bit benötigt. Diese sind nicht lang genug, um den gesamten 8-Byte-Datenrahmen zu füllen. Für eine effiziente Buskommunikation werden daher mehrere SPNs zu PGNs zusammengefasst. Der PGN61444 enthält den Motordrehmomentmodus (SPN899), den Fahrerbedarfsmotor % Drehmoment (SPN 512), das tatsächliche Motordrehmoment (SPN 513), die Motordrehzahl (SPN 190), die SA der Steuervorrichtung für die Motorsteuerung (SPN 1483), den Motorstartmodus (SPN 1675) und den Motorbedarf % Drehmoment (2432) in seinem Datenrahmen.

1 bit Reserved

1 bit data page

8 bit PDU Format

8 bit PDU Specific

Es wird erwartet, dass die meisten J1939-Nachrichten ausgestrahlt werden. Das bedeutet, dass jedes am Bus angeschlossene Gerät diese Daten lesen kann. Ein Vorteil dieser Technik ist, dass weniger Anforderungsnachrichten benötigt werden, was die Bandbreite für andere Daten spart. Trotzdem können Nachrichten an bestimmte Adressen gesendet werden.

CAN-Nachrichten sind in der Regel im HEX-Format kodiert und daher für den Menschen schwer zu interpretieren.

ehb electronics gmbh (ehb-electronics.com) bietet eine Steuerung für Motoren mit CAN-Bus an - die CANarmatur. Mit ihr können Benutzer einen Motor starten und stoppen, Motordaten in einem für den Menschen lesbaren Format anzeigen, die Motordrehzahl ändern und vom Benutzer parametrisiert werden. Sie ist vorbereitet für Motoren der Stufe V von Herstellern wie Yanmar, Kubota, Lombardini und vielen anderen Herstellern.

(Autor: Matthias Hanke – ehb electronics gmbh)

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