SAE J1939

ICS

GB/T XXXX.1－XXXX

商用车控制系统局域网络（CAN）通信协议

第 1部分:物理层，250千比特/秒，屏蔽双绞线

Physical Layer, 250K bits/sec, TwistedShielded Pair

（SAE1939-11：1999MOD）

(征求意见稿)

20xx-xx-xx发布

国家标准化管理委员会

20xx-xx-xx 实施

 

 

 

 

 

 

 

GB/T XXXX.1－XXXX

前

言

 

 

GB/T××××《商用车控制系统局域网络（CAN总线）通信协议》包

括 10个部分：

—第 1部分：物理层—屏蔽双绞线(250K比特/秒)

—第 2部分：物理层—非车载诊断连接器

—第 3部分：物理层—非屏蔽双绞线(250K比特/秒)

—第 4部分：数据链路层

—第 5部分：应用层—车辆

—第 6部分：应用层—诊断

—第 7部分：网络管理

—第 8部分：参数组分配

—第 9部分：地址和标识分配

—第 10部分：可疑参数编号（SPN）

—第 11部分：网络层

本部分为 GB/T××××的第1部分，对应于 SAE1939-11：1999《物理

层，250k比特/秒，屏蔽双绞线》，本部分与 SAE1939-11的一致性程度为修改采

用（技术内容完全等同），主要差异如下：

—按 1.1规定增加了”前言”、“范围”。

—将原文引用的 SAE有关标准改为引用我国的相关国标。

—进行了编辑性修改。

本部分的附录 A、B、C、D均为资料性附录。

本部分由全国汽车标准化技术委员会提出。

本部分由全国汽车标准化技术委员会归口。

本部分由

负责起草。

本部分主要起草人：

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

GB/T××××.1

商用车控制系统局域网络（CAN总线）通信协议

第 1部分：物理层—屏蔽双绞线(250千比特/秒)

1范围

本部分规定了 CAN总线的物理层—屏蔽双绞线(250千比特/秒)的电气性能参数等。

本部分适用于 M2、M3及N类车辆，其他车辆可参考。

 

2规范性引用文件

下列文件中的条款通过本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件，其

随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本部分，然而鼓励根据本部分

达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版

本适用于本部分。

GB/T××××

GB/T 17737.1

60096-1）

道路车辆-静电放电产生的电骚扰试验方法（IDT ISO10605）

射频电缆第1部分：总规范—总则、定义、要求和试验方法（idt IEC

ISO6722

Road vehicles-- 60 V and 600 V single-core cables -- Dimensions, test methods andrequirements

3物理层一般要求

3．1物理层

物理层实现网络中电控单元（ECU）的电连接。ECU的数目限制于总线线路的负载承

受能力。根据本部分的电气参数定义，在特定网段上 ECU的最大数目定为 30。

3．2物理介质

物理介质为屏蔽双绞线。双绞线特性阻抗为 120Ω，电流对称驱动。两条线分别命名为

CAN_H和CAN_L。相应 ECU的管脚引线也分别用 CAN_H和CAN_L来表示。第三条连

接屏蔽终端的线用 CAN_SHLD表示。

3．3差动电压

CAN_H和CAN_L相对于每个单独 ECU地的电压有 VCAN_H和 VCAN_L。VCAN_H和VCAN_L

间的差动电压由下式计算：

Vdiff = VCAN_H —VCAN_L

（1）

3．4总线电平

总线总是处于两种逻辑状态，即隐性和显性的其中之一（见图 1）。在隐性状态 VCAN_H

和 VCAN_L固定在一个中值电压电平。在带终端电阻的总线上，Vdiff接近于零。

显性状态由大于最小门限的差动电压表示。显性状态覆盖隐性状态并在显性位中传输。

3．5仲裁期间的总线电平

在特定的位时间里，总线线路上两个不同的 ECU的显性位和隐性位的冲突仲裁结果是

显性位。（见图 1）

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

图 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

物理位示意图

3．6共模的总线电压范围

共模的总线电压范围定义为 CAN_H和CAN_L的边界电压值。在连接在总线上的所有

ECU正常运行的前提下，CAN_H和CAN_L的电压值由各个 ECU对地测得。

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

3．7总线终端

在线路的两个末端上，必须接有负载电阻 R终结 L。RL不得放置在 ECU中，以避免其

中一个 ECU断线，总线将失去终端（见图 2）。

3．8内部电阻

ECU的内部电阻 Rin为隐性位状态，ECU和总线线路断开下的 CAN_H（或 CAN_L）

和 ECU地之间的电阻值。（见图 3）。

3．9差动内部电阻

ECU的差动内部电阻 Rdiff为隐性位状态，ECU和总线线路断开下的 CAN_H和CAN_L

间的电阻值。（见图 4）。

3．10内部电容

ECU的内部电容 Cin为隐性位状态，ECU和总线线路断开下的 CAN_H（或 CAN_L）

和 ECU逻辑地之间的电容值。（见图 3）。

3．11差动内部电容

ECU的差动内部电容 Cdiff为隐性位状态，ECU和总线线路断开下的 CAN_H和CAN_L

间的电容值。（见图 4）。

3．12位时间

位时间 tB为一比特的持续时间（见图 5）。在位时间内执行的总线管理功能（如 ECU

同步，网络传输延迟补偿和采样点定位）由 CAN协议的可编程位计时逻辑集成电路定义。

本标准对应于 250kbit/s位时间是4μs。

CAN协议集成电路供应商通常使用位段名称，它也可能是 2个位的段对应一个名称。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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图 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

物理层功能

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

图 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

处于隐性状态的 ECU内部电容和电阻的图解

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

注

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

图 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

处于隐性状态的 ECU差动内部电容和电阻的图解

a.

 

b.

 

c.

 

d.

同步段（SYNC SEG）— 位时间中的这部分是用来同步总线上的不同 ECU。

边沿包含在此位段中。

传播段（PROP SEG）— 位时间中的这部分是用来补偿网络中由于总线传播时

间和 ECU内部延迟时间造成的物理延迟时间。。

相位缓冲段 1（PHASESEG1）和相位缓冲段 2（PHASESEG2）—这些相位缓

冲段用来补偿边沿的相位误差。它能够由重新同步来加长或缩短。

采样点 — 是指读取并解释总线上各位值的一个时间点。它位于相位缓冲段 1

的尾部。

图 5

位划分

 

3．13内部延迟时间

ECU的内部延迟时间 tECU定义为相对于协议集成电路的位计时逻辑单元，在传输和接

受中全部异步延迟的总和。详见图 6。

3．13．1同步

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

包括硬同步和重同步，它们应符合：

a)在一个位时间内只允许一个同步。

b)只有前采样点（原先总线读数）测得的值与紧跟边沿后总线的读数值不同时，才把

边沿用于同步。

c)只要是“隐性”到“显性”的边沿，在上述的边沿中使用硬同步。

d)遵循规则 a和 b的所有其他“隐性”到“显性”的边缘可使用重同步。但有例外，

如果在同步中只有“隐性”到“显性”的边沿可以使用，在“隐性”到“显性”边沿

中带有正相错误导致发送器将不可能进行重同步。

3．13．2同步跳转宽度（SJW）

同步的结果可能是相位缓冲段 1变长而相位缓冲段 2缩短。相位缓冲段增长或缩短的数

量有一个上限，这个上限由同步跳转宽度给定的。同步跳转宽度不大于相位缓冲段 1。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

注

1:输入输出 ECU延迟的总和包括 ECU相对于位定时逻辑而言，总线断开下测得，ECU关键参数见

3.12

t_ECU = t_Output + t_Input

[_Output、Input：]

2:正确的仲裁要满足以下条件：

tAECU + tBECU + 2*tBusline<=tPROP_SEG +( tPHASE_SEG1-tSJW)

同步段并不重要，因该段可能在模式间转换的相移位中丢失。tSJW是相位缓冲段 1的一部分，用来补

偿相错误。它是从可用时间上减去的，因为峰值可能导致 tSJW的相移位而失去同步。

这意味着关于 ECU A同步的先导传输位时序逻辑应当知道在采样点处总线上位 n的电平。t_ECU的范

围主要取决于位速率，总线长度和可能的位时间长度，如仲裁条件所示。

3:集成电路可接受的晶振公差和潜在的失步取决于相位缓冲段 1和 2。

图 6—仲裁期间 ECU A和 B的位定时逻辑关系

3．14CAN的位定时要求

应保证不同供应商的元件能够组成稳定的网络。若没有任何位计时限制，不同装置则不

能正确接受和解释有效信息。在特定网络条件下，特定装置可能可以对网络进行非法访问。

另外，这使网络管理（系统诊断）变得异常困难。CAN芯片供应商也推荐特定网络上的所

有装置应能用相同的位时间值编程。

所有 CAN的集成电路将位时间分割为更小的时间量 tq。对于大多数，CAN集成电

路，1tq=250ns（16MHz时钟）（决定于振荡器频率和波特率预标定）。

因此，为了保证网络运行稳定，位时间特定值需要用寄存器确定，以，以使所有节点能

够达到传播延迟和时钟误差的最佳折衷点（不同 CAN器件制造商对位段定义会存在差异。）

建议被选中的 tq允许采样点（见图 5）放在某个位时间靠近但不超过 7/8处的位置（0.875

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

×4μs=3.5μs）。这使传播延迟和时钟误差达到最优。

在标准时钟频率下运转的典型控制器集成电路建议采用下列值。对于其他频率，可选择

不同的值，以保证采样点尽可能靠近但不超过最佳时间。

16MHz

采样点=0.875tb

tq=250ns（16tq/bit）

tsync=250ns（1tq）

TSEG1=3.25μs（13tq）

TSEG2=500ns（2tq）

 

20MHz

采样点=0.85tb

tq=200ns（20tq/bit）

tsync=200ns（1tq）

TSEG1=3.2μs（16tq）

TSEG2=300ns（3tq）

 

SJW=1tq（SJW是TSEG1和TSEG2的一部分）

总位时间= TSEG1+ TSEG2+Tsync=13+2+1=16tq=4μs

（以 16MHZ时钟为例）