CANoe.J1939

Entwicklungs- und Testwerkzeug CANoe.J1939

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Simulation, Entwicklung und Test von J1939-Systemen

SAE J1939 ist ein CAN-basiertes Kommunikationsprotokoll für den Datenaustausch zwischen Steuergeräten im Nutzfahrzeugbereich. Es stammt von der internationalen Society of Automotive Engineers (SAE) und arbeitet auf dem Physical Layer mit CAN-Highspeed nach ISO 11898. Bei J1939 handelt es sich um ein Multimaster-Netzwerk mit dezentralisiertem Netzwerk-Management und überwiegend verbindungsloser Kommunikation.

Bei konsequenter Nutzung von CANoe.J1939 begleitet das Werkzeug den Entwickler durch den gesamten Entwicklungsprozess, von der Planung bis zur Realisierung. Die in der Designphase erstellten und durch Simulation überprüften Modelle werden immer wieder in anderer Form weiterverwendet. So können zum Beispiel die Modelle zur Verifizierung der Implementierung und später zur Funktionsprüfung am Bandende genutzt werden.

Für den Anwender entfällt die detaillierte Einarbeitung in das J1939-Protokoll und er kann sich so auf die eigentliche Aufgabe der Simulationserstellung bzw. der Datenanalyse konzentrieren. Dies steigert die Qualität des Entwicklungsprozesses sowie die Effizienz der Datenanalyse erheblich.

Integriertes Konfigurations-, Analyse-, Simulations- und Testwerkzeug für elektronische Komponenten in Nutzfahrzeugen aus einer Hand
Erweitertes CAPL-Interface zur Modellierung von J1939-Systemen
Schnelle Geräteentwicklung durch Verwendung von Datenbanken mit vordefinierten Standardobjekten
Komfortable Programmierschnittstelle reduziert die Einarbeitung in die J1939-Spezifikation

Abgasnachbehandlung

System Demo

CANdb++ Editor

Compliance Test

LKW-Überblick

Reifendruck

CANoe .J1939 erweitert die Standardfunktionalität von CANoe um:
•	Unterstützung der Transportprotokolle BAM, CMDT und Fast Packet
•	Unterstützung für CAN FD (nach J1939-17 und J1939-22)
•	Grafische Darstellung der Netzwerkknoten (Scanner)
•	Protokollspezifische Darstellung, Prüfungen, Interpretation, Filter und Suchfunktionen im Trace-Fenster
•	J1939-Filter im Messaufbau
•	Einfache Simulation von Steuergeräten (ECUs)
•	Erweiterte Datenbasis
•	Fehlercode-Monitor (DTC-Monitor)
•	OBD Inspection and Maintenance Monitor
•	Diagnosespeicher-Fenster
•	J1939-82 Compliance Test (Revision 2015)
•	GNSS-Simulator, GNSS-Monitor und GPS Fenster
•	Unterstützung der J1939 AUTOSAR 4.2.2 Systembeschreibungen

Weitere Unterstützung für J1939-22:
- J1939 Interaction Layer (J1939_IL.dll) unterstützt CAN FD nach J1939-22:
  - Für jede einzelne Parametergruppe können Sie definieren, ob sie als Contained-PG oder als einzelner CAN / CAN FD Frame gesendet wird.
  - Sendestrategien wie Schwellenwert und/oder Verzögerung von Multi-PGs und maximale Verzögerung für einzelne C-PGs können Sie in der DBC‑Datenbasis konfigurieren und später zur Laufzeit über die CAPL-Funktionen J1939ILSetNodeProperty und J1939ILSetMessageProperty anpassen.
  - Ebenfalls können Sie Werte einzelner C-PGs für Type of Service und Trailer Format in der DBC-Datenbasis konfigurieren und später zur Laufzeit über CAPL-Funktionen anpassen.
  - CRC kann bei Bedarf im CAPL Callback J1939ILOnTxPrepare berechnet und gesetzt werden.
  - Beispielkonfiguration, die das Simulieren eines J1939-22-Netzwerks mit Hilfe von J1939 IL demonstriert.
- Bessere Interpretation im Trace-Fenster:
  - Präzises Erkennen und Beschreiben von Protokollverletzungen.
  - Ausführliche Darstellung von protokollspezifischen Eigenschaften von Multi-PGs und Contained-PGs in der Detailansicht.
  - Konsequentes Verwenden der Spalten DLC und Data Length.
- CAPL-Funktionen:
  - Mit Hilfe der CAPL-Funktion output können Sie Parametergruppen sowohl als Contained-PG als auch über FD-Transportprotokoll als auch als CAN FD Frame versenden und zwar mit allen möglichen Kombinationen aus Safety- und Security Daten

J1939 Interaction Layer bietet erweiterte Möglichkeiten für die Fehlerinduktion:
- Neue CAPL-Funktionen, die es erlauben, Transportprotokoll-Botschaften zu manipulieren

Neue Selektoren für PG Objekte erlauben es, mehrere Aspekte einzelner Parametergruppen für das Senden zu spezifizieren und beim Empfangen zu ermitteln:
- TM Transmission Method: Übertragungsmethode (CAN Frame / CAN FD Frame / J1939-Transportprotokoll / Fast Packet / Multi-PG / FD TP).
- FDF FD Format Indicator: CAN oder CAN FD.
- TOS und TF: Type of Service und Trailer Format für Contained-PG.
- ADT und ADS: Assurance-Datentyp und Assurance-Datengröße für FD-Transportprotokoll

Aktualisierte J1939.dbc erlaubt eine einfache Simulation und Analyse von fast allen PGs, die in dem aktuellen J1939 Digital Annex (Januar 2022) definiert sind.

CANoe .J1939 eignet sich auf Grund der Simulationsmöglichkeiten besonders für die Entwicklung, das Design und die Verifikation von J1939-Netzwerken. Der praktische Einsatz als Werkzeug für Diagnose und Fehlersuche ist ebenso denkbar wie die Verwendung zur Restbussimulation bei Inbetriebnahme oder Montage. Insbesondere die J1939-82 Compliance Test Unit (2015) unterstützt den Anwender bei der Erstellung von Integration- und Modultests.

Da die SAE J1939-Spezifikation die Basis für andere Netzwerke, wie zum Beispiel

NMEA 2000®,
ISO 11783,
ISO 11992 (Truck & Trailer),
FMS und
GB/T 27930,

darstellt, kann die Option auch grundsätzlich dort genutzt werden. Durch Kombination mit weiteren CANoe Optionen erfolgt eine einheitliche Betrachtung auf gleicher Zeitbasis über Busgrenzen hinweg.

Trace-Fenster

CANoe .J1939 erlaubt dem Anwender die Überwachung der Kommunikation auf symbolischer Ebene in einem Trace-Fenster. Dort werden die übertragenen Parametergruppen dargestellt. Alle relevanten Informationen werden in eigenen Spalten, wie Parameter Group Number, Priorität, Quell- und Zieladresse sowie Protokollinterpretation in Textform, ausgegeben.

Einzelne Themenbereiche wie Transportprotokolle, Netzwerk-Management und Diagnose werden farblich gekennzeichnet. Insbesondere das Hervorheben von Protokollverletzungen hilft, eine J1939-konforme Kommunikation sicherzustellen.

Zusätzliche Funktionen wie die themenbezogenen Analysefilter, die Kontextsuche und die Spaltenfilter des Trace-Fensters vereinfachen das Auffinden bestimmter Parametergruppen.

Trace-Fenster: Protokollspezifische Information

Bei Verwendung der Option .J1939 können Sie sich im Trace-Fenster zusätzliche protokollspezifische Information anzeigen lassen.

Trace-Fenster: Analyssefilter

Für die gezielte Auswertung einzelner Protokollbereiche stehen Analysefilter zur Verfügung. Diese können wahlweise als Durchlass- oder Sperrfilter eingerichtet werden.

Trace-Fenster: Kontextsuche

Die Kontextsuche erlaubt eine komfortable Navigation zwischen Botschaften eines Kanals im Trace-Fenster (fortlaufender Modus).

GNSS Monitor und Karten Fenster

GNSS-Monitor und Kartenfenster

Der GNSS-Monitor dient der graphischen und numerischen Darstellung der Längen- und Breitengrade, sowie der Höhenangabe einer GNSS-Botschaft des NMEA2000®- oder des J1939-Protokolls.

CANoe .J1939 ermöglicht die Simulation und Analyse des Datenverkehrs von Netzwerken unter Nutzung des J1939-Kommunikationsprotokolls.

Die Systemumgebung wird hierbei mittels Systemvariablen und grafischen, interaktiven Bedienpanels modelliert. Die verschiedenen Netzwerkknoten werden, auf Basis der Kommunikationsbeziehungen in der Datenbasis, vom J1939 Interaction Layer simuliert.

Zudem stehen verschiedene J1939-Bibliotheken für die Programmiersprache CAPL zur Verfügung, die diese gezielt um Funktionen erweitern.

Im Simulationsaufbau wird das Gesamtsystem mit den Bussen und allen Netzknoten grafisch dargestellt.

Compliance Test | Revision 2015

Testwerkzeuge zur Abdeckung von Testfällen aus der J1939-82-Compliance-Spezifikation (2015)

Um die Testszenarien, die im neuen J1939-82 Compliance Dokument (Release 2015) definiert sind, abzudecken, wird eine Test Unit zur Verfügung gestellt, die mit Hilfe von vTESTstudio und eines spezialisierten Fensters erstellt ist. Alle für die Testdurchführung relevanten Daten werden direkt in dem eigens dafür vorgesehenem Fenster komfortabel verwaltet.

Ausführliche und exakte Testprotokolle stellen Testablauf und -ergebnisse übersichtlich dar, was eine spätere Fehleranalyse erheblich vereinfacht.

Folgende Komponenten stehen für den einfachen Umgang mit dem in J1939 definierten Diagnoseprotokoll zur Verfügung:

Fehlercode-Monitor (DTC-Monitor)
Der Fehlercode-Monitor erlaubt den einfachen Umgang mit dem J1939-Diagnoseprotokoll. Ohne Programmierung können Fehlercodes (DTC – Diagnostic Trouble Codes) und Diagnosebotschaften dargestellt oder bei Bedarf abgefragt werden. Über eine Schaltfläche ist es möglich von einem ausgewählten Fehlercode an die entsprechende Stelle im Trace-Fenster zu springen. Zudem wird der Umgang mit Freeze Frames (erweiterte Informationen aus dem Fehlerspeicher) unterstützt. Damit eignet sich der Fehlercode-Monitor besonders für die abgasrelevante Diagnose oder die Diagnose des Antriebstrangs. Die Ergebnisse können mit Hilfe der Zwischenablage einfach in andere Anwendungen exportiert werden.

Diagnosespeicherzugriff
Mit dem Diagnosespeicher-Fenster (DiagMemAcc) ist der direkte Zugriff auf Speicherbereiche in einem Steuergerät möglich. Dies kann z.B. der Fehlerspeicher oder der Programmcode sein. Die Adressierung erfolgt mit Hilfe von Parameternummern (Suspect Parameter Numbers) oder einer Adresse. Das Fenster basiert auf den Diagnosediensten DM14, DM15, DM16, DM18. Die Authentifizierung wird mit Hilfe einer herstellerspezifischen Seed & Key-DLL realisiert. Alternativ ist mit CAPL die Implementierung des Seed & Key-Verfahrens möglich. Darüber hinaus ermöglicht die Unterstützung von Diagnosedienst DM13 (Start/Stop Broadcast) die zeitweise Reduzierung der Netzlast.

OBD-I/M Monitor
Der „OBD Inspection and Maintenace Monitor“ unterstützt den Steuergeräteentwickler sowie den Integrator im Umgang mit abgasrelevanten Tests. Mit diesem Fenster lassen sich steuergeräteinterne Tests anstoßen und die Ergebnisse darstellen. Grundlage für das Fenster sind die Diagnosedienste DM5, DM7, DM8, DM10, DM21, DM26 und DM30.

Für herstellerspezifische Diagnoseprotokolle steht das Diagnostic Feature Set (KWP2000 und UDS) zur Verfügung. Dabei werden ebenfalls Netzwerke mit wechselnden Steuergeräteadressen unterstützt.

Die Option J1939 hilft dabei, die Übertragung von sicherheitskritischen Daten konform zu der Norm SAE J1939 zu entwickeln, zu analysieren und zu testen.

Analyse

Das Trace-Fenster überwacht die Übertragung der sicherheitskritischen Daten.

Botschaften mit integrierter Prüfsumme und Zähler: Unterstützung im Trace-Fenster

SAE J1939 Digital Annex / AUTOSAR E2E Profile 2 – Botschaften mit integrierter Prüfsumme und Zähler

Eine Nachricht mit einer falschen Checksumme oder einem ungültigen Wert des Sequenzzählers wird als fehlerhaft markiert.

Dedizierte Safety Header Message: Unterstützung im Trace-Fenster

SAE J1939-76 – Dedizierte Safety Header Message mit Prüfsumme und Sequenzzähler

Bei Botschaften, die nach SAE J1939-76 übertragen werden, prüft das Trace-Fenster außerdem noch die Zeitabstände.

Test

Die Prüfung der Kommunikation nach SAE 1939-76 wird auch vom Test Feature Set unterstützt. Mittels einer Hintergrundprüfung können so falsche Checksummen, ungültige Zählerwerte oder Verletzungen der Zeitabstände während eines Tests erkannt werden.

Simulation

In der Datenbasis können Botschaften so konfiguriert werden, so dass sie mit Hilfe des J1939 Interaction Layer automatisch abgesichert versendet werden. Dazu wird beim Senden entweder eine dedizierter Safety Header Botschaft nach SAE 1939-76 vorangestellt oder es wird die in der Botschaft enthaltene Checksumme und der Zähler berechnet.

CAPL

In CAPL stehen zudem Funktionen bereit, die das Berechnen, Setzen und Abfragen von Checksumme und Sequenzzähler vereinfachen.

Die Option .J1939 unterstützt die Transportprotokolle

BAM,
CMDT und
Fast Packet.

Bei Verwendung dieser Protokolle zerlegt CANoe. J1939 größere PGs automatisch in einzelne CAN Frames bzw. setzt die einzelnen CAN Frames wieder zu einer PG zusammen. Zusätzlich wird die Kommunikation während der Messung auf Fehler überwacht und ggf. Warnungen ausgegeben. Die Interpretation des Protokolls beschränkt sich auf den vom Anwender als J1939 konfigurierten Kanal. Gateway-Lösungen mit verschiedenen Protokollen können so einfach überwacht werden. Die Darstellung von 11-Bit- und 29-Bit-CAN-Identifiern wird gleichzeitig unterstützt.

CANoe.J1939 unterstützt J1939 auf Basis von CAN FD nach den Spezifikationen SAE J1939-17 und SAE J1939-22.

CAN FD ermöglicht Übertragungsraten der Nutzdaten von 2000 kBaud bei einer Länge von bis zu 64 Byte. Dadurch erhöht sich im Vergleich zu classical CAN (250 oder 500 kBaud, 8 Byte) der Durchsatz, sodass entweder die Buslast reduziert oder die Teilnehmerzahl erhöht werden kann.

Analyse

FD.TPs, Multi-PGs und die damit übertragenen Contained-PGs (C-PGs) mit all ihren Signalen werden übersichtlich im Trace-Fenster visualisiert. Protokollverletzungen werden erkannt und dargestellt. Protokollspezifische Eigenschaften können zusätzlich im Detailed View analysiert werden.

J1939-22-Verkehr wird im Trace-Fenster interpretiert

Protokollspezifische Eigenschaften werden in der Detailansicht angezeigt

Simulation

Für jede einzelne Parametergruppe kann festgelegt werden, ob sie mit FD.TP oder als Contained-PG mit Multi-PG oder als einzelner CAN (FD) Frame gesendet wird.
Sendestrategien wie Schwellenwert und/oder Verzögerung von Multi-PGs, maximale Verzögerung für einzelne C-PGs sowie Type of Service und Trailer-Format-Werte einzelner Parametergruppen können im DBC konfiguriert und später zur Laufzeit über die CAPL-Funktionen angepasst werden. Bei Bedarf können Assurance Daten definiert bzw. analysiert werden. Vielfältige Möglichkeiten für Fehlerinjektion sind ebenfalls vorhanden.

Konfiguration der Send-Strategie in der Datenbank (DBC)

J1939-Parametergruppen und -signale werden in einer Datenbank beschrieben, die bereits exemplarisch mit den Standardobjekten vordefiniert ist. Der Anwender kann die Datenbank mit dem mitgelieferten CANdb++ Editor beliebig erweitern, um z.B. anwendungsspezifische Parametergruppen (Proprietary PGs) zu definieren.

Der CANdb++ Editor wurde speziell für den Einsatz im J1939-Umfeld mit Dialogen und zusätzlichen Ansichten erweitert, um die Erstellung und Verifikation für den Anwender erheblich zu erleichtern. Die so definierten Parametergruppen und Signale können im gesamten Programm symbolisch ausgewählt werden.