Новости моего Pac’а #5: первый опыт работы с протоколом J1850 VPW
Всем хороша Pacifica, но вот захотелось мне попытаться сделать CarPC с Windows. В интернете есть небольшое количество смежной информации на этот счет, но вот хотя бы полу-готовых решений я не нашел.
Как и многие, первым делом я, имея маленький ELM327 bluetooth модель, планшет на Android и программу Torque, честно скачанную с сайта 4PDA, подумал собрать из этого CarPC. Результат был крайне слабый — многооконности интерфейса нет (планшет Nexus 10 — хоть и мощный, но на Android 5, с прошивками беда), интегрированности с авто тоже нет, часть важной для меня информации Torque не показывает. С тем же успехом я подключаю свой телефон по Bluetooth к магнитоле, а хочется прогресса, ведь на дворе 2019 год!
Начал собирать информацию и пытаться ее применить:
1. В нашем авто, а также во многих или всем авто от концерна GM тех лет, используется шина J1850 VPW.
2. Для работы с шиной авто можно использовать всеми известный адаптер ELM327 (только версии до 1.5, 2.1 — не поддерживает наш протокол J1850 VPW)
3. Имеющийся в наличии модуль ELM327 с bluetooth интерфейсом плохо подходит для исследовательских работ, так как имеет ограниченный размер буфера
4. Опытным путем было установлено, что хорошо работает USB-версия адаптера ELM327 на чипе PIC18F25K80L, на других чипах — не поддерживается ELM327 команда ATMA для мониторинга пакетов в шине авто.
5. Вооружившись адаптером ELM327 и ноутбуком — я пошел пытаться подключить все это дело к авто. Пару недель я никак не мог подружить USB-адаптер ELM327 c ноутбуком, чтобы хоть какие-нибудь данные получить с авто, в тоже время bluetooth-версия работала хорошо. Оказалось, что для работы с USB-версией необходимо выставлять скорость COM-порта в 38400 bps, когда bluetooth-версия стабильно работает на скоростях как в 9600 bps, так и 115200 bps: никогда не использовал в работе COM-порт, может быть это и очевидно более опытным разработчикам.
6. За пару-тройку вечерних часов в машине написал код (Github, использую Powershell), который мониторит шину авто, и в случае нажатия кнопок под левыми пальцами с задней стороны руля переключает песни на Windows-ноутбуке, к которому как раз и подключен адаптер ELM327:
Прогресс, пусть и незначительный! Но главное — теперь понятно как работать. В ближайших планах ставлю себе:
0. Прикупить нормальный планшет на Windows и как-нибудь закрепить его.
1. Научиться отслеживать положение селектора КПП, чтобы при езде задних ходом автоматически включалась камера заднего вида. А при обратном переключении — она отключалась. Кстати, кто-нибудь видел камеры, которые можно воткнуть в ноут, типа тех, которыми завален Али? Проблема в том, что они аналоговые, для работы придется покупать переходник.
2. В добавок к п.1 — приглушении музыки при движении задним ходом.
3. Сделать как-нибудь простенький интерфейс и выводить на него всякие показатели типа скорость/обороты.
4. Автоматическое поднятие стекол при постановке на сигнализацию.
Возможно техническая часть описана несколько сумбурно и без нужной детализации, так что если что непонятно — спрашивайте 🙂
Хочу поблагодарить американского парня Kristoffer Smith, который написал замечательную статью A complete guide to hacking your vehicle bus on the cheap & easy, прочитав которую я смог оттолкнуться от дна в своей работе.
Протоколы стандарта OBD2
1. OEM (протокол производителя).
Коммутация +12в. при включении зажигания.
2. Шина + (Bus positive Line). SAE-J1850 PWM, SAE-1850 VPW.
3. —
4. Заземление кузова.
5. Сигнальное заземление.
6. Линия CAN-High высокоскоростной шины CAN Highspeed (ISO 15765-4, SAE-J2284).
7. K-Line (ISO 9141-2 и ISO 14230).
8. —
9. Линия CAN-Low, низкоскоростной шины CAN Lowspeed.
10. Шина — (Bus negative Line). SAE-J1850 PWM, SAE −1850 VPW.
11. —
12. —
13. —
14. Линия CAN-Low высокоскоростной шины CAN Highspeed (ISO 15765-4, SAE-J2284).
15. L-Line (ISO 9141-2 и ISO 14230).
16. Питание +12в от АКБ.
Существует два типа протокола J1850. PWM является высокоскоростным и обеспечивает передачу информации со скоростью 41,6 Кбайт/с. Он применяется в автомобилях марок Ford, Jaguar и Mazda. В протоколе PWM сигналы передаются по двум проводам, подсоединенным к 2 и 10 контакту диагностического разъема.
Данный протокол разработан компанией ISO. Он не такой сложный, как протоколы J1850 и не требует в использовании специальных коммуникационных микропроцессоров, но, с другой стороны, обеспечивает довольно медленную передачу данных со скоростью 10 Кбайт/c. Протоколы ISO 9141 и ISO 14230 схожи по физической реализации обмена информацией, но различаются ее использованием. Поэтому сканер ISO 9141, обычно может работать и с ISO 14230, но не наоборот.
В протоколе ISO 9141-2 сигналы передаются по 7 контакту (К-линия) и опционально по 15 контакту (L-линия). К-линия является двунаправленной (т.е. передает данные в обе стороны), L-линия однонаправленная и используется лишь для соединения ЭБУ и сканера, после чего линия L переходит в состояние логической единицы.
Физический уровень передачи информации в протоколах ISO 9141 и ISO 14230 заключается в одновременной передачи ЭБУ специального 8-битного кода по К- и L-линиям со скоростью 5Б/сек. Если код правильный, то ЭБУ посылает сканеру 8-битный код со скоростью последующего соединения. Затем передается еще два кода с информацией о последующем соединении и расположении К- и L-линий. Сканер возвращает отражение этих кодов в ЭБУ. На этом процесс распознавания окончен.
ISO 14230-4 (др. название Keyword Protocol 2000)
На физическом уровне данный протокол идентичен ISO 9141, но является еще более медленным (скорость передачи данных от 1,2 до 10 Кбайт/c в быстрой версии).
CAN-протокол был разработан компанией Bosch для автомобильного и промышленного применения. В рамках стандарта OBD2 протокол использует линии CAN High и CAN Low, т.е. 2 контакта для обмена сигналом: 6 и 14. Является самым скоростным и совершенным. Сейчас данный протокол используется на большинстве современных автомобилях. Стандарт CAN не регламентирует определенной скорости работы для каждой шины в автомобиле. С помощью отдельных и встроенных микроконтроллеров есть возможность менять ее от 20 Кбит/c до 1 Мбит/с.
Диагностический адаптер: что это такое, как пользоваться и переделка
Говорить будем об адаптере elm327, как самом доступном и популярном.
Пост разделю на 2 части:
1. Теоретическая.
2. Переделка адаптера.
Что это такое?
ELM327 — OBDII сканер используемый для диагностики автомобилей при помощи персонального компьютера. Поддерживает все известные протоколы ODB2 и совместим с множеством диагностических программ.
Программное обеспечение для этого адаптера поддерживает следующие платформы:
DOS, Windows, MacOS, Linux, PalmOS, PocketPC, Android, IOS.
Итак, Вы приобрели адаптер, как им пользоваться?
Нужно воткнуть его в ODBII разъем, у нас он прямо под рулевой колонкой (у фокусов за ящиком под левой коленкой, в общем у разных машин по разному).
Адаптер включается и работает от зажигания, двигатель заводить необязательно, двигатель заводить нужно если нужно мониторить данные с его датчиков.
Что такое ODBII и с какими авто работает?
On-Board Diagnostic (OBD) – самодиагностика бортового оборудования автомобиля. Термин, обозначающий стандарт диагностики и контроля двигателя автомобиля, также частей шасси и вспомогательных устройств.
Cтандарт регламентирует сигналы и распиновку разъема диагностики. OBD-II был разработан Society of Automotive Engineers (SAE) США и утвержден Environmental Protection Agency (EPA) в 1996 году.
К моменту создания OBD-II существовало три основных протокола обмена данными между бортовым электронным оборудованием автомобиля и различными диагностическими сканерами. Собственно все три вошли в OBD-II.
Все европейские и большинство азиатских производителей использовали ISO 9141 стандарт (К, L – линия, подключение обычного компьютера посредством адаптера К, L – линии для диагностики автомобиля).
General Motors использовал SAE J1850 VPW (Variable Pulse Width Modulation), а Fords – SAE J1850 PWM (Pulse Width Modulation). Немного позднее появился ISO 14230 (усовершенствованный вариант ISO 9141, известный как KWP2000).
Европейцами в 2001 был принят EOBD (enhanced) расширенный OBD стандарт.
Основное преимущество – наличие высокоскоростной CAN (Controller Area Network) шины. Название CAN шина пришло из компьютерной терминологии, так как создавался данный стандарт примерно в 80-х компаниями BOSCH и INTEL, как компьютерный сетевой интерфейс бортовых мультипроцессорных систем реального времени. CAN-шина — это двухпроводная, последовательная, асинхронная шина с равноправными узлами и подавлением синфазных помех.
CAN-шина соединяет различные модули автомобиля в единую сеть, для получения данных с них и взаимодействия между ними.
CAN характеризуется высокой скоростью передачи (гораздо большей, чем другие протоколы) и высокой помехоустойчивостью. Для сравнения ISO 9141, ISO 14230, SAE J1850 VPW обеспечивают скорость передачи данных 10.4 Kbps, SAE J1850 PWM – 41.6 Kbps, ISO 15765 (CAN) – 250/500 kbit/s.
Совместимость конкретного автомобиля с протоколом обмена данными проще всего определить по колодке диагностики OBD-2 (наличие определенных выводов свидетельствует о конкретном протоколе обмена данными).
Протокол ISO9141-2 (производитель Азия – Acura, Honda, Infinity, Lexus, Nissan, Toyota, и др., Европа – Audi, BMW, Mercedes, MINI, Porsche, некоторые модели WV и др., ранние модели Chrysler, Dodge, Eagle, Plymouth) идентифицируется наличием контакта 7 (K-line) в диагностическом разъеме. Используемые выводы – 4, 5, 7, 15 (15 может не быть) и 16. ISO14230-4 KWP2000 (Daewoo, Hyundai, KIA, Subaru STi и некоторые модели Mercedes) аналогичен ISO9141.
Сам адаптер elm327 работает с протоколами:
1.SAE J1850 PWM(41.6Kbaud)
2.SAE J1850 VPW(10.4Kbaud)
3.ISO9141-2(5 baud init, 10.4Kbaud)
4.ISO14230-4 KWP(5 baud init, 10.4 Kbaud)
5.ISO14230-4 KWP(fast init, 10.4 Kbaud)
6.ISO15765-4 CAN(11bit ID, 500 Kbaud) – этот в нашем авто.
7.ISO15765-4 CAN(29bit ID, 500 Kbaud)
8.ISO15765-4 CAN(11bit ID, 250 Kbaud)
9.ISO15765-4 CAN(29bit ID, 250 Kbaud)
A.SAE J1939 CAN(29bit ID, 250*Kbaud)
Назначение выводов (“распиновка”) 16-ти контактного диагностического разъема OBD-II в автомобиле:
Пропущенные выводы могут использоваться конкретным производителем для своих нужд.
На каких машинах работает?
По идее должно работать на большинстве иномарок начиная с 1998 года, но по факту работает не на всех.
И перед покупкой лучше уточнить на профильном форуме или у владельцев на разных сайтах.
Что может адаптер?
1. считывать коды ошибок DTC (Diagnostic Trouble Codes).
Диагностические коды неисправностей служат для определения неисправности автомобиля. По этим кодам определяется тип оборудования, функциональный узел и, собственно, проблема.
Есть в интернете различные расшифровщики кодов, для фьюжена пользуюсь этим www.fusionguru.ru/dtcview.php
2. получать информацию с датчиков автомобиля, например: с датчиков топлива, давления и температуры воздуха во впускном коллекторе, содержания со2 в выхлопе с лямбда зонда, датчиков детонации топлива, углов опережения зажигания и многое другое.
3. позволяет менять конфигурацию модулей (конкретно по фьюжену), например приборки: включение/выключения часов, звука задней передачи, индикации о не пристегнутых ремнях, включение 1 либо 3 вспышек поворотника при перестроении, автозапирание замков при движении и прочее.
Какой софт выбрать?
Для диагностики существует множество программ, я многое перепробовал, но в основном использую:
На Андройд смартфоне/планшете универсальные приложения Torque, оно обычно показывает все, что возможно с датчиков и позволяет считывать и сбрасывать ошибки.
На виндовс: ScanMaster и FORScan, причем FORScan может считывать данные с блоков на MS-CAN шине после доработки адаптера, о чем дальше.
После сброса ошибок не пугайтесь первое время будет ошибка P1000, это нормально, она свидетельствует о недавнем сбросе.
Для изменения конфигурации модулей фьюжена:
ELM-FFN и ELM-FF2
Лучше ELM-FFN, он написан специально для фьюжа. Подробнее тут: www.fusionguru.ru/forum/viewtopic.php?f=54&t=4950
Но есть аналог ELM-FFN от фокусоводов, хотя и появился раньше.
Я через ELM-FFN полноценно работать не смог, ноут современный с вин 8.1, ELM-FFN даже в режиме совместимости с win xp sp3 и запуском с правами администратора при попытке прочитать приборку (IPC), которая сидит на HS-CAN шине, вылетал с критической ошибкой Runtime Error. Так что даже считать, не то что записать, не вышло.
Поэтому часы на основной дисплей, звук задней передачи, и индикатор непристегнутых ремней безопасности (хотя он не рабочий просто мигнет на приборке и все, т.к. нет концевиков в защелках ремней) включал через ELM-FF2. Прога обсуждалась тут www.fusionguru.ru/forum/v…php?f=78&t=1335&start=120
Выглядит так:
Сегодня автор (Каспер) внес исправление, Runtime Error на машинах без БК больше не выскакивает.
Особенности Фьюжена
Особенности фьюжена (да и не только его, фокусы, мондео, мазды двойки и тройки аналогичны со своими мелкими отличиями).
Дело в том, что у нас CAN шина делится на высокую (HS-CAN), и на среднюю (MS-CAN).
Часть модулей находится на высокой (HS-CAN), другая – на средней (MS-CAN) шинах.
Вот сделал скрин, какие модули на какой шине:
Большинство функций Вы можете делать без переделки адаптера, но для взаимодействия с модулями на MS-CAN шине адаптер нужно доработать.
Переделка адаптера:
Большинство функций Вы можете делать без переделки адаптера:
— считывать ошибки
— мониторить параметры
— поменять конфигурацию приборки (включение/выключения часов, звука задней передачи, индикации о не пристегнутых ремнях, включение 1 либо 3 вспышек поворотника при перестроении, автозапирание замков при движении и прочее).
Переделка открывает Вам возможность считать ошибки и сбросить их с модулей GEM (по электрике и навесному оборудованию, а также лампочкам) и ACM (по мафону), именно они сидят на средней (MS-CAN) шине.
В заводском исполнении ELM327 висит только на высокой CAN-шине, что позволяет работать только с частью модулей. Для работы со всеми модулями, адаптер нужно доработать.
Подробнее тут forffclub.narod.ru/index/0-2
Схема переделки нарисована по разъему на машине, если смотреть на сам разъем адаптера контакты будут зеркально перевернуты.
Красная и синяя линии от адаптера к 6 и 14 контактам OBD-разъема – существующие провода. Нам нужно получить возможность переключать их с 6 и 14 на 3 и 11 контакты (с HS-CAN на MS-CAN) и обратно. Для этого используем сдвоенный тумблер (или кнопку или переключатель) вида ON-ON или два одинарных. Подключаем его в соответствии со схемой: перерезаем существующие провода в местах, отмеченных крестиками, и добавляем дополнительные (розовые и голубые на рисунке).
На этом все, конфигурирование адаптера дальше командами, как в статье, не требуется.
Я сделал так себе:
Адаптер у меня неудобный для переделки конечно, контакты впаяны в плату так, что не подлезешь и плату так просто не достанешь, пробовал давить со стороны контактов и подцеплять плату, никак ее не достанешь ((
Решил сделать окошки с обоих сторон у адаптера, все равно бока закрывает потом наклейка.
Просверлил, расширил, вроде подлезти можно к контактам и тонкими кусачками перерезать. Но цепанул сверлом плату и перебил дорожку, так что адаптер не видился. Надо было восстановить дорожку, а это можно сделать только вытащив плату.
И понеслось, деваться некуда, режем ножовкой по металлу по полам корпус адаптера, греем его строительным феном, чтобы пластик размяк и контакты вышли из колодки.
Короче поуродовал я корпус, прежде чем достать плату с контактами.
От температуры пластик повело, так что в разъем в автомобиле он больше не вставлялся, так что грел выправлял колодку, пока снова она не стала свободно втыкаться в разъем.
Вот так выглядят внутренности моего адаптера.
Из самой платы выпаял контакты 6 и 11, и впаял провода.
В колодке контактов из оставшихся невостребованных контактов, сделал короткие контакты 6,14,3,11, подпоял к ним провода.
Собрал все в корпус, опять плата не лезла в колодку, грел феном ))))), вставил плату под температурой, колодку повело, не влезала в разъем на машине, снова грел и правил колодку ))))
В общем добился таки четкого влезания в разъем.
Попробовал работоспособность и даже поработал в таком состоянии:
По игрался, посмотрел ошибки, нашло ошибки в GEM (о сгоревших когда-то лампочках) и сбросил их, по магнитоле ошибок не было.
Из доработок конфигурации приборки, без переделок адаптера, включал часы на приборке, индикацию не пристегнутых ремней и звук задней передачи, в результате остались одни часы, остальное убрал позже.
Протокол SAE J1850 PWM
Протокол SAE (Сообщество автомобильных инженеров от англ. Society of Automotive Engineers) J1850 PWM. Существует два вида протокола J1850. Первый из них является высокоскоростным и обеспечивает производительность в 41,6 Кбайт/с. Данный протокол носит название PWM (Pulse Width Modulation — модуляция ширины импульса). Он используется в марках Ford, Jaguar и Mazda. Впервые такой тип связи был применен в автомобилях Ford.
Протокол SAE J 1850 PWM сложнее, чем ISO 9141, и требует применения специальных коммуникационных микропроцессоров, в то время как для поддержки ISO 9141 нужны обычные последовательные коммуникационные микросхемы, которые нетрудно приобрести в магазинах. В соответствии с протоколом PWM сигналы передаются по двум проводам, подсоединенным к контактам 2 и 10 диагностического разъема.
Формат сигнала протокола J1850
Если рассматривать формат протокола более подробно по битам, то он примет следующий вид:
Реальный пример сигнала SAE J1850 выгладит следующим образом:
SAE J1850 VPW
Стандарты диагностики электронных блоков автомобилей. Часть 1 — Стандарты SAE
Современные автомобили могут содержать до десяти и более электронных блоков управления, в задачу которых входит обеспечение функционирования основных механических агрегатов, систем безопасности, отображения информации и обеспечения комфорта. Ключевым элементом каждого из таких блоков является микроконтроллер – однокристальный компьютер, выполняющий записанную во внутренней или внешней памяти микропрограмму («прошивку», англ. firmware).
Применение микроконтроллеров, с одной стороны, позволяет реализовать сложные алгоритмы управления агрегатами автомобиля, а с другой – создает определенные трудности при выявлении причин неисправностей в работе этих агрегатов. Современные электронные блоки управления способны в определенной степени самостоятельно (алгоритмически) выявлять отклонения в работе тех систем, которыми они управляют, однако механизм их взаимодействия с водителем чаще всего ограничивается включением соответствующей лампы на приборной доске (самая известная из которых – лампа «check engine», проверь двигатель). Даже несмотря на распространение жидкокристаллических дисплеев в приборных панелях, автопроизводители не спешат выводить на них диагностическую информацию. Такой подход вынуждает автовладельцев прибегнуть к поиску специализированного диагностического оборудования, либо к поиску станции технического обслуживания, где это оборудование имеется в наличии.
Любое оборудование для диагностики электронных блоков автомобиля представляет собой программно-аппаратный комплекс, задачей которого является организация взаимодействия между системой управления и человеком, осуществляющим диагностику. Таким образом, диагностическое оборудование само по себе не выявляет неисправности, оно является инструментом для передачи различных числовых показателей от электронных блоков управления к человеку и, в ряде случаев, команд управления от человека к электронному блоку.
Аппаратная составляющая диагностических комплексов чаще всего представлена адаптерами, связывающими электрические цепи блоков управления с персональными компьютерами, либо законченными устройствами с дисплеем, которые не требуют подключения к компьютеру (автомобильные диагностические сканеры).
Программная составляющая диагностических комплексов может быть представлена:
1) прикладным программным обеспечением для компьютера. В этом случае адаптер необходим для согласования логических уровней между блоком управления и компьютером. Примерами таких комплексов являются продукты VCDS (VAG-COM)*, CASCADE*, OpenDiag* и большинство других программ, осуществляющих диагностику по K-линии;
2) прикладной программой и микропрограммой адаптера. При этом адаптер должен не только обеспечивать электрическое согласование с диагностической линией блока управления, но и работать с данными на канальном уровне. Примерами таких комплексов являются Hyundai/KIA GDS, Toyota Techstream, Suzuki SZ Viewer*, ScanMaster-ELM и другие комплексы, использующие адаптеры на основе стандарта SAE J2534, микросхемы ELM327 и т.п.;
3) только микропрограммой диагностического устройства (диагностического сканера), если оно не требует использования компьютера. Например, Launch CReader V, устройства CARMAN SCAN, G-Scan, ШТАТ-ДСТ-2 и другие. В эту категорию можно отнести и большинство нештатных бортовых компьютеров.
Примечание: программные продукты, отмеченные звездочкой (*), могут быть отнесены сразу к двум категориям, так как допускают использование нескольких видов адаптеров.
Функционирование любых автомобильных диагностических комплексов обеспечивается соблюдением целого ряда технических требований, описанных в международных стандартах.
Стандарты диагностики электронных блоков автомобилей выпускаются двумя основными организациями:
1) Society of Automotive Engineers (SAE), основанная в США для разработки инженерных стандартов в автомобильной и аэрокосмической промышленности;
2) International Organization for Standardization (ISO) – не нуждающаяся в представлении организация, охватывающая своими стандартами подавляющее большинство отраслей промышленности, в том числе и автомобилестроение.
Некоторые стандарты SAE и ISO копируют друг друга, но в различных источниках обычно упоминается только одна, более ранняя версия.
Стандарты SAE
J1930 – Electrical/Electronic Systems Diagnostic Terms, Definitions, Abbreviations, and Acronyms
[ссылка]
Терминологический словарь, который является отправной точкой при изучении любых других стандартов на электронные системы автомобилей. Благодаря этому стандарту, можно легко расшифровать большинство часто встречающихся аббревиатур, таких как EFI, ECM, DTC, EVAP, MAF, TCM, OBD и т.д.
J1962 – Diagnostic Connector
[ссылка]
Данный стандарт описывает электрический разъем OBD-II, с помощью которого диагностическое оборудование подключается к электронным блокам автомобиля. В документе описано два вида разъемов: тип A и тип B для транспортных средств с бортовым напряжением 12 В и 24 В соответственно. Стандарт предъявляет следующие требования к этим разъемам:
1) требования по расположению разъема со стороны водителя или переднего пассажира (с указанием предпочтительных зон монтажа);
2) требования по геометрическим размерам разъема и его контактов;
3) электрические характеристики (ток через контактное соединение, максимальное напряжение, максимальное сечение провода, сопротивление контактного соединения, сопротивление изоляции проводов);
4) требования по устойчивости к условиям окружающей среды (температуре и влажности);
5) назначение контактов;
6) требования к диагностическому оборудованию (речь идет об ответной части разъема и входном сопротивлении подключаемого устройства).
J1850 – Class B Data Communication Network Interface
[ссылка]
Один из трёх ключевых стандартов диагностики OBD-II, который описывает два вида каналов связи между электронными блоками автомобиля и диагностическим оборудованием:
1) VPW (Variable Pulse Width) – однопроводной физический интерфейс с переменной шириной импульса, в котором логические уровни и состояния кодируются поддержанием определенной величины электрического напряжения в диагностической линии на разные интервалы времени. Обеспечивает связь на скорости 10.4 кбит/с. Применяется на автомобилях концерна General Motors;
2) PWM (Pulse Width Modulation) – двухпроводной физический интерфейс с дифференциальным электрическим сигналом, в котором логические уровни кодируются изменением скважности импульсов при равных интервалах времени на один бит. Обеспечивает связь на скорости 41.6 кбит/с. Применяется на автомобилях компании Ford.
Стандарт регламентирует следующие требования и параметры физических линий связи:
1) тип физического носителя – один электрический провод без дополнительных требований к расположению в жгутах (VPW) или два электрических провода, укладываемых параллельно на одинаковом расстоянии друг к другу или в виде витой пары (PWM);
2) нагрузочную способность электронных блоков сети и максимальное количество этих блоков;
3) максимальную длину линии связи;
4) электрические характеристики линии (диапазоны напряжений, сопротивление, емкость, токи утечки и т.д.);
5) виды электрических сигналов на линиях, определение логических состояний (битов данных), начала и конца кадра из нескольких бит, временные характеристики сигнала, виды нештатных состояний и способы их определения;
6) требования по электромагнитной совместимости.
Канальный уровень протоколов стандарта J1850 описывает формат кадра данных (совокупности бит, образующих единичное сообщение в сети), алгоритм подсчета контрольной суммы, способы определения ошибок в линии и предупреждения коллизий, виды адресации.
Класс B в названии стандарта говорит о том, сеть описываемого типа предназначена для взаимодействия различных электронных систем автомобиля между собой и, соответственно, уменьшения количества датчиков и вспомогательных устройств.
J1978 – OBD II Scan Tool (аналог ISO 15031-4)
[ссылка]
Небольшой документ, который описывает требования к диагностическим комплексам, работающим в стандартах OBD-II. Этот стандарт, скорее всего, будет интересен только изготовителям диагностического оборудования с поддержкой мониторинга систем, связанных с вредными выбросами (см. SAE J1979).
Перечислим некоторые требования стандарта:
1) устройство должно поддерживать пять видов диагностических линий связи (часто их называют протоколами, что впоследствии создает путаницу между их уровнями в сетевой модели ISO OSI): ISO 9141 (K/L-Line), ISO 14230 (K/L-Line), SAE J1850 (VPW и PWM), ISO 15765 (CAN);
2) устройство должно автоматически определять вид имеющейся на автомобиле диагностической линии;
3) диагностический комплект должен информировать пользователя о наличии ошибок и состоянии лампы «Check Engine», отображать значения определенных показателей в специальном интерфейсе;
4) устройство должно выдерживать определенные отклонения в величине питающего напряжения и отвечать требованиям по максимальному потреблению энергии.
Наиболее популярной практической реализацией данного стандарта являются адаптеры на основе микросхемы ELM327 и её аналогов при использовании совместно с диагностической программой (например, ScanMaster-ELM). В роли диагностической программы может выступать и программа-терминал, так как ELM327 осуществляет взаимодействие с прикладными программами с помощью понятных человеку текстовых AT-команд.
J2012 – Diagnostic Trouble Code Definitions (аналог ISO 15031-6)
[ссылка]
В этом стандарте содержится наиболее полный перечень диагностических кодов неисправностей, которые делятся на следующие категории:
1) Body – внутренняя кузовная электроника. Коды ошибок в этой категории находятся в диапазоне B0xxx – B3xxx, а неисправности относятся к системам центрального замка и штатного охранного модуля, системам обеспечения комфорта и климата, системам управления приводами сидений и люка, системам надувных подушек безопасности и т.п. При этом коды подгруппы B0 являются стандартными и унифицированными для всех автопроизводителей, коды подгрупп B1 и B2 определяются автопроизводителями самостоятельно (у каждой марки могут быть свои), а коды подгруппы B3 зарезервированы для дальнейшего использования;
2) Chassis – электронные модули, связанные с ходовой частью. Коды ошибок находятся в диапазоне C0xxx – C3xxx, а неисправности относятся к системам управления торможением и стабилизацией (ABS/ESP), системе усилителя рулевого управления (англ. power steering), системам управления пневматической подвеской и т.д. Деление на подгруппы в этой категории выполнено по аналогии с категорией Body;
3) Powertrain – электронные модули, управляющие силовой установкой. Коды этой категории находятся в диапазоне P0xxx – P3xxx и их перечень наиболее полно отражен в стандарте (в то время как коды неисправностей из категорий Body и Chassis не приведены вовсе). Подгруппы P0 и P2 унифицированы, подгруппы P1 и P3 определяются автопроизводителями, ходя стандарт вводит дополнительное деление на диапазоны внутри этих подгрупп. Коды неисправностей в этой категории наиболее часто тревожат автовладельцев, ведь они относятся к системам управления двигателем и автоматической трансмиссией;
4) Network –проблемы с электронными сетями автомобиля. Данные коды неисправностей находятся в диапазоне U0xxx – U3xxx и могут возникать в любом электронном блоке управления, потому что их задача – обозначить проблемы с коммуникацией между электронными блоками. Например, код U0100 может возникать в блоке управления автоматической трансмиссии (TCM) обозначает потерю связи с блоком управления двигателем (ECM).
Помимо кодов неисправностей, документ содержит информацию о нумерации и расположении датчиков кислорода в системе выпуска отработавших газов.
J2178 – Class B Data Communication Network Messages
[части 1, 2, 4] [часть 2] [часть 3]
Большой стандарт, состоящий из четырех частей. Значительная часть информации в нем может быть интересна программистам и исследователям автомобильных сетей, потому что описываемые сетевые сообщения не относятся к диагностической информации, а используются для поддержания взаимодействия разных электронных модулей автомобиля друг с другом. Основной упор в стандарте делается на адресах и видах сообщений, передаваемых по физическим линиям стандарта J1850, поэтому я ставлю под сомнение его применимость к современным автомобилям, которые чаще всего оснащаются электронными сетями на основе шины CAN.
J2284 – High-Speed CAN (HSC) for Vehicle Applications
[часть 1] [часть 2] [часть 3]
Стандарт, состоящий из четырех единообразных частей, описывающих требования к физической линии связи CAN для разных скоростей передачи данных: 125 kbps, 250 kbps, 500 kbps и 2 Mbps (CAN FD) соответственно. Рассмотрены основные аспекты физического уровня сетей на основе шины CAN для каждой скорости передачи данных:
1) Электрические параметры (допустимые напряжения на линиях шины относительно массы, емкость и сопротивление линии, сопротивление подключенных устройств);
2) Требования по уровню электромагнитного излучения;
3) Временные характеристики сигнала;
4) Длина линии связи и условия ее укладки в жгутах.
J2411 – Single Wire CAN Network for Vehicle Applications
[ссылка]
Стандарт на однопроводную CAN-шину для низкоскоростной передачи данных. Этот документ был разработан как более дешевая альтернатива вышеописанному стандарту J2284 и имеет схожую структуру, предъявляя требования к физической линии для обеспечения обмена информацией на скоростях 33.333 Кбит/сек (в нормальном режиме) и 83.333 Кбит/сек (в скоростном режиме). В статье «On-board diagnostics» в Wikipedia упоминается, что данный стандарт еще называют GMLAN. Он был создан компанией GM для своих автомобилей, а диагностическая линия в этом стандарте находится на первом контакте разъема OBD.
На этом считаю обзор стандартов SAE практически завершенным (статья будет дополнена информацией о SAE J2534). Следующая часть статьи будет посвящена диагностическим стандартам ISO.
