Forse avrai sentito parlare di J1939, ECU e protocolli CAN bus, ma cosa significano esattamente tutti questi acronimi e come sono correlati tra loro?
In breve, questi dispositivi costituiscono l'infrastruttura hardware che determina il modo in cui i componenti elettronici comunicano nel veicolo. L'uso di protocolli definiti standardizza il modo in cui i dispositivi "parlano" con altri dispositivi nei veicoli pesanti, il che consente l'interoperabilità del produttore e una manutenzione semplificata della flotta.
In questo articolo imparerai come funziona J1939, come si relaziona al protocollo CAN bus, le caratteristiche del connettore J1939 e come CalAmp iOn integra J1939.
Che cos'è il protocollo J1939?
Il protocollo J1939 è un insieme di standard creati dalla Society of Automotive Engineers (SAE) per definire le modalità di trasmissione dei dati da parte delle centraline elettroniche (ECU) tramite il bus CAN (Controller Area Network). Lo standard si applica a veicoli pesanti come camion, autobus, trattori e macchinari industriali.
J1939 definisce un processo standard per il modo in cui le ECU dovrebbero trasmettere dati ad altre ECU e ad altri sistemi elettronici che raccolgono, elaborano e condividono dati diagnostici di bordo, come sensori e dispositivi Global Positioning System (GPS). L'uso di protocolli standardizzati ha molti vantaggi, il primo dei quali è la creazione di un "linguaggio" condiviso universale per l'interazione dei dispositivi.
Ciò consente di installare sui veicoli pesanti dispositivi di produttori diversi senza doversi preoccupare che siano incompatibili.
Cos'è una ECU?
Una ECU è un microcontrollore che gestisce le varie funzioni elettroniche all'interno di un veicolo. Tali funzioni possono includere cose semplici come l'azionamento degli alzacristalli elettrici e dell'aria condizionata, nonché funzioni avanzate come il sistema frenante antibloccaggio (ABS), che si attiva quando si frena bruscamente o su superfici scivolose per impedire che gli pneumatici si blocchino e facciano perdere il controllo del veicolo.
Che cos'è il protocollo CAN bus?
Il protocollo CAN bus è un metodo di trasmissione dati popolare e ampiamente utilizzato nei veicoli. Funge da "autostrada di comunicazione" con cui le ECU trasmettono dati da un dispositivo all'altro. Il protocollo stesso è un set di due fili elettrici separati, denominati CAN_Low e CAN_High, che facilita il trasferimento di dati tra le ECU e tra altri dispositivi.
Come funziona J1939?
Per consentire alle centraline elettroniche di condividere dati senza problemi, indipendentemente dalla marca o dal modello, il protocollo J1939 impone un approccio uniforme agli standard di comunicazione, tra cui formato dei messaggi, indirizzamento, gruppi di parametri, priorità e così via.
Ad esempio, ogni messaggio inviato da una ECU deve utilizzare un formato predefinito che include:
- Priorità (PDU1 o PDU2)
- Numero del gruppo di parametri (PGN)
- Indirizzo sorgente (SA)
- Indirizzo di destinazione (DA)
- Codice lunghezza dati (DLC)
- Byte di dati (fino a 8 byte)J1939 definisce gruppi di parametri univoci (PG) per rappresentare tipi specifici di informazioni, come velocità del motore, velocità del veicolo, livello del carburante e altro. Ogni PG è associato a un PGN univoco, consentendo alle ECU di comprendere il contenuto del messaggio in base al suo PGN.
Identificatori CAN, spiegati
Gli identificatori CAN sono codici univoci assegnati a ciascun messaggio trasmesso su un bus CAN. Questi codici servono come indirizzi che aiutano a determinare la priorità, la fonte e la destinazione del messaggio all'interno della rete, consentendo ai dispositivi sul bus CAN di comprendere quali messaggi sono destinati a loro e quanto sono importanti.
In termini tecnici, il protocollo TJ1939 opera in genere a una velocità di trasferimento dati di 250 kbps o 500 kbps. Maggiore è la velocità di trasferimento dati, più velocemente i dati si spostano da un dispositivo all'altro.
Gli identificatori CAN sono disponibili in diverse dimensioni. Gli identificatori CAN a 29 bit sono comunemente usati nei veicoli pesanti, mentre gli identificatori CAN a 11 bit sono comunemente usati nei veicoli consumer. La versione a 29 bit è un formato di messaggio esteso progettato per memorizzare più informazioni rispetto alla versione a 11 bit.
Ciò è necessario perché i veicoli pesanti sono dotati di più ECU ed elaborano un volume di dati maggiore rispetto ai veicoli di consumo. Pertanto, hanno bisogno di un sistema in grado di gestire il maggiore afflusso di messaggi broadcast.
Che tipo di informazioni sono contenute in un messaggio identificativo CAN a 29 bit? Il messaggio CAN a 29 bit contiene molte delle stesse informazioni di un CAN standard (come priorità e indirizzo sorgente), oltre ad alcune aggiunte importanti.
La differenza fondamentale è l'uso di un identificatore esteso a 18 bit. Un maggiore spazio di indirizzamento consente un numero maggiore di identificatori univoci nel sistema, il che è necessario nelle reti di grandi dimensioni perché ci sono molti dispositivi e tipi di messaggi diversi che devono essere indirizzati.
L'utilizzo di identificatori più lunghi consente una corretta specificità e priorità dei messaggi in sistemi complessi. Ciò consente ai proprietari di flotte di dare priorità ai codici di errore dei veicoli in arrivo in base alla loro gravità e urgenza.
Numero del gruppo di parametri (PGN) e numero del parametro sospetto (SPN)
Il termine PGN sta per Parameter Group Number, e il termine SPN sta per Suspect Parameter Number. Entrambi sono fondamentali per comprendere le informazioni contenute nei pacchetti J1939, ovvero batch di messaggi autocontenuti.
Un tipico pacchetto J1939 contiene un identificatore a 29 bit, in cui ogni gruppo di bit rappresenta un pezzo essenziale di informazioni relative al pacchetto. Ad esempio, i primi 3 bit di un pacchetto J1939 determinano la priorità del suo messaggio, che aiuta i proprietari di flotte a stabilire la priorità dei messaggi diagnostici che ricevono.
In questo senso, un PGN è un identificatore univoco che consente ai proprietari di flotte di determinare, in modo rapido e semplice, quale componente del veicolo necessita di attenzione, includendo non solo la categoria del componente (ad esempio, la temperatura del motore), ma anche le sottocategorie (ad esempio, la temperatura dell'olio o del liquido di raffreddamento).
All'inizio di un DTC c'è l'SPN, un numero che identifica il sistema che ha riscontrato un problema. Questo è poi seguito da un altro numero chiamato Failure Mode Identifier (FMI), che descrive in dettaglio la natura esatta del guasto. Insieme, questi due campi costituiscono un DTC. Un altro campo importante è l'indirizzo sorgente, che identifica l'origine del messaggio.
Qual è la relazione tra J1939 e il protocollo CAN bus?
Il protocollo SAE J1939 è un insieme di standard che definisce le modalità di scambio dati tra le centraline elettroniche (ECU) all'interno dei veicoli pesanti. Questo flusso di informazioni avviene tramite il protocollo CAN bus, che si compone di un livello fisico e un livello di collegamento dati. Il livello fisico è costituito da coppie di fili intrecciati schermati, distribuiti in tutto il veicolo e collegati a ciascuna centralina. Il secondo livello, il livello di collegamento dati, facilita la trasmissione e la ricezione dei dati tra i nodi.
In parole povere, J1939 è il “linguaggio” che le ECU usano per comunicare tra loro, e il bus CAN è “l’autostrada di comunicazione” che J1939 usa per trasmettere il suo messaggio.
Senza J1939, non c'è modo per le ECU di comunicare tra loro e, senza il bus CAN, non c'è modo per le ECU di stabilire una connessione in primo luogo. Ogni componente si affida all'altro per svolgere il proprio lavoro.
Perché J1939 è importante nella gestione della flotta?
Il protocollo J1939 è fondamentale per la gestione della flotta perché consente ai dispositivi telematici della flotta di raccogliere, elaborare e distribuire facilmente i dati ECU (e altre diagnosi di bordo) agli endpoint pertinenti. Ciò consente ai provider telematici come CalAmp di creare strumenti basati su hardware e software per utilizzare questi dati, fornendo preziose informazioni ai principali decisori come proprietari di flotte, responsabili della manutenzione e conducenti.
Soluzioni come CalAmp iOn consentono agli utenti di consolidare tutti i loro dati ECU e telematici in un'unica piattaforma unificata. Indipendentemente dal tipo di ECU nella tua flotta, CalAmp iOn può raccogliere tutti questi dati e presentarli in un'interfaccia utente grafica intuitiva e di facile lettura. CalAmp iOn è compatibile con qualsiasi dispositivo desktop o mobile abilitato a Internet.
Attraverso una piattaforma, puoi mantenere la visibilità end-to-end della flotta, consentendoti di automatizzare la pianificazione della manutenzione, monitorare e affrontare i problemi di sicurezza e prestazioni dei conducenti, semplificare la conformità con guide passo-passo e migliorare l'efficienza operativa. Ciò ti aiuta a ottenere meno guasti non programmati, costi di manutenzione ridotti, consegne più rapide e una migliore efficienza operativa.
Quali sono le caratteristiche del connettore J1939?
Il connettore J1939 è un connettore standardizzato a 9 pin, adatto all'uso in qualsiasi veicolo pesante che funziona sulla rete J1939.
A ogni pin del connettore J1939 è assegnata una funzione specifica. Di seguito è riportata una ripartizione completa dei pin di un tipico connettore J1939:
- A – Messa a terra elettrica
- B – Alimentazione della batteria
- C – Può 1 H (CAN_High)
- D – Lattina da 1 L (CAN_Low)
- E – CAN shield (per prevenire il rumore elettrico)
- F – J1708 (+) / CAN 2 H (per garantire la compatibilità con il vecchio standard J1708)
- G – J1708 (-) / CAN 2 L (per garantire la compatibilità con il vecchio standard J1708)
- H – Specifico OEM (o CAN 2+)
- J – Specifico OEM (o CAN 2-)
Tipi di connettori J1939
Attualmente sono in uso due tipi di connettori J1939: il primo è un connettore nero a 9 pin (Tipo 1), presente sui veicoli pesanti precedenti al 2016, mentre il secondo è un connettore più recente verde a 9 pin (Tipo 2), presente sui veicoli pesanti prodotti a partire dal 2016.
Il nuovo connettore verde a 9 pin supporta velocità di trasferimento dati fino a 500 kbps, mentre il vecchio connettore nero a 9 pin supporta solo fino a 250 kbps.
Il colore verde consente ai proprietari di flotte di determinare a colpo d'occhio se i loro strumenti sono compatibili. Ciò aiuta a impedire agli utenti di collegare accidentalmente strumenti più vecchi a pin incompatibili, danneggiando potenzialmente i loro strumenti, i loro camion o entrambi.
Per i proprietari di flotte è estremamente importante utilizzare le connessioni giuste, poiché ogni collegamento dati deve trasmettere alla stessa velocità di trasferimento, altrimenti l'intero collegamento potrebbe bloccarsi.
Come funziona CalAmp iOn con J1939?
Il CalAmp iOn integra il protocollo J1939 in molti modi. Uno dei più importanti è la sua capacità di aiutare i gestori di flotte a interpretare i codici di errore diagnostici (DTC).
Interpretare rapidamente i DTC
I DTC sono codici univoci progettati per aiutare i proprietari di flotte a identificare e diagnosticare la fonte di un malfunzionamento del veicolo. Con un DTC, ogni carattere nel codice ha un significato specifico. Un esempio di ciò può essere visto nel primo carattere di un DTC, di cui ci sono una delle quattro lettere possibili:
- 'P' si riferisce al gruppo propulsore
- "C" si riferisce al telaio
- "B" si riferisce al corpo
- "U" si riferisce ai computer di bordo
Il resto di questo esempio di DTC includerebbe più numeri e lettere. E ognuno di quei caratteri avrebbe anche il suo significato. Una volta combinato, un codice DTC completo può fornire un riepilogo dettagliato della natura esatta di un malfunzionamento del veicolo.
Grazie a un dispositivo telematico collegato alla porta J1939 della flotta e all'edge computing , CalAmp iOn può inviare un avviso ai proprietari della flotta quando il veicolo rileva un codice di errore diagnostico (DTC). L'avviso includerà il DTC e una descrizione dettagliata dell'evento che lo ha generato. Utilizzando queste informazioni, i proprietari della flotta possono quindi avvisare il conducente e fornirgli istruzioni su come procedere, ad esempio accostare in attesa dell'assistenza stradale o recarsi al centro assistenza più vicino per le riparazioni.
Automatizzare la manutenzione della flotta
La manutenzione di routine è essenziale per mantenere la tua flotta sicura da guidare, conforme agli standard del settore e performante. Tuttavia, la pianificazione manuale della flotta può richiedere molto tempo e può essere facilmente dimenticata, con conseguenti ritardi nel servizio e un rischio maggiore di malfunzionamenti del veicolo.
Grazie a un dispositivo telematico per flotte collegato alla porta J1939, CalAmp Predictive Maintenance, fornitore di soluzioni di diagnostica e riparazione per veicoli commerciali basate su Noregon, può fornire informazioni basate sui dati che contribuiscono ad automatizzare la manutenzione della flotta.
Utilizzando CalAmp Predictive Maintenance, i proprietari di flotte possono identificare rapidamente i guasti dei veicoli (con DTC facili da interpretare) e rispondere rapidamente per evitare l'escalation. La soluzione aiuta anche a ottimizzare la manutenzione della flotta fornendo promemoria di servizio tempestivi e automatizzati, avvisi di servizio in ritardo e registri di manutenzione completi. I registri forniscono una ripartizione dettagliata della cronologia di servizio per ciascun veicolo, incluso il tipo di servizio eseguito e il costo di ogni appuntamento di servizio.
Crea report DTC personalizzati
Essere in grado di interpretare un DTC è un modo efficace per identificare e diagnosticare potenziali guasti del veicolo in tempo reale. Tuttavia, affinché i responsabili della manutenzione mantengano una visibilità end-to-end della loro flotta, necessitano di report più dettagliati.
Ecco dove CalAmp iOn può aiutare. Grazie alla possibilità di generare report DTC personalizzati su richiesta, i responsabili della manutenzione possono ottenere una panoramica precisa e dettagliata dello stato attuale di ogni singolo veicolo della loro flotta.
Da lì, i responsabili della manutenzione possono usare queste informazioni per identificare le tendenze, in particolare quando alcune parti potrebbero guastarsi prima del previsto. Quindi, possono programmare le riparazioni per risolvere anche piccoli problemi, prima che questi si trasformino in problemi più grandi e complessi.
J1939 e CalAmp
Il protocollo J1939 semplifica il monitoraggio dei veicoli in tempo reale e la diagnosi remota di guasti meccanici da parte dei proprietari di flotte. Questo, a sua volta, può aiutarti a eseguire la manutenzione preventiva e a prolungare la durata della tua flotta.
Tutto ciò è reso ancora più semplice con CalAmp iOn, una soluzione basata su cloud che consolida tutti i dati della tua flotta, inclusi i dati del tuo rimorchio e del carico, in un'unica dashboard intuitiva. Di conseguenza, potrai godere di una migliore visibilità della flotta e di tempi di risposta ridotti ai problemi critici.
Per saperne di più sul nostro sistema di telematica per flotte , contattateci oggi stesso per richiedere una demo.