1. 왜 CAN만으로는 부족한가

CAN은 데이터 전달만 담당한다

CAN 프로토콜은 물리 계층과 데이터 링크 계층만 정의한다. 메시지를 버스에 올리고 내리는 것, 에러를 감지하는 것 — 여기까지가 CAN이 하는 일이다.

다음 기능들은 CAN 규격 어디에도 없다.

택배 트럭과 물류 시스템 비유

"CAN은 택배 트럭이고, J1939은 물류 시스템이다."

CAN (택배 트럭)
  - 소포를 버스에서 목적지까지 운반
  - 어떤 소포인지, 배송 순서, 반품 정책은 모름

J1939 (물류 시스템)
  - 소포에 송장(PGN/SPN) 붙이기
  - 발송지(SA)/수신지(DA) 주소 관리
  - 큰 짐을 여러 소포로 나누는 규칙(Transport Protocol)
  - 배송 실패 처리, 재전송 정책

CAN 위에 상위 프로토콜을 올려야 비로소 실용적인 차량 네트워크가 완성된다.

2. 상위 프로토콜 지도

OSI 7계층에서의 위치

CAN 기반 상위 프로토콜은 모두 OSI 모델의 3계층 이상을 담당한다.

block-beta
  columns 3

  block:osi["OSI 7계층"]:1
    L7["7. Application"]
    L6["6. Presentation"]
    L5["5. Session"]
    L4["4. Transport"]
    L3["3. Network"]
    L2["2. Data Link"]
    L1["1. Physical"]
  end

  block:proto["프로토콜 스택"]:2
    block:upper["상위 프로토콜 (3~7계층)"]
      columns 2
      CANopen["CANopen<br>산업 자동화"]
      DeviceNet["DeviceNet<br>공장 자동화"]
      J1939["SAE J1939<br>대형 차량·농기계"]
      ISOBUS["ISOBUS<br>(ISO 11783)<br>농기계 전용"]
    end
    block:lower["하위 계층 (1~2계층)"]
      columns 1
      CAN["CAN 2.0B<br>(데이터 링크 + 물리)"]
    end
  end

프로토콜별 적용 도메인

graph LR
    CAN["CAN 물리·링크 계층"]
    CANopen["CANopen<br>산업 자동화<br>(PLC, 모터 제어)"]
    DeviceNet["DeviceNet<br>공장 자동화<br>(센서, 액추에이터 네트워크)"]
    J1939["SAE J1939<br>대형 차량·농기계<br>(트럭, 버스, 굴착기)"]
    ISOBUS["ISOBUS (ISO 11783)<br>농기계 전용<br>(트랙터-작업기 통신)"]

    CAN --> CANopen
    CAN --> DeviceNet
    CAN --> J1939
    J1939 --> ISOBUS

ISOBUS는 J1939을 기반으로 농기계 도메인에 특화한 확장 프로토콜이다. J1939을 이해하면 ISOBUS의 절반은 이해한 것이다.

3. J1939이란

SAE(Society of Automotive Engineers)가 정의한 대형 차량 및 작업 기계용 통신 상위 프로토콜이다.

표준명: SAE J1939
관리 기관: SAE International
기반 CAN: CAN 2.0B (29비트 확장 ID)
비트레이트: 250 kbps (표준) / 500 kbps (옵션)
주요 적용: 트럭, 버스, 굴착기, 트랙터, 농기계

J1939이 정의하는 것들:

• PGN (Parameter Group Number): 메시지 종류 식별자
• SPN (Suspect Parameter Number): 데이터 필드 내 개별 파라미터 식별자
• 소스/목적지 주소 관리
• Transport Protocol: 8바이트 초과 데이터를 여러 프레임으로 분할 전송
• 네트워크 관리: 주소 요청, 주소 충돌 감지

4. J1939과 CAN의 관계

29비트 CAN ID의 구조화

Classic CAN 2.0B는 29비트 확장 ID를 제공하지만, 이 ID를 어떻게 쓸지는 규정하지 않는다. J1939은 이 29비트를 다음과 같이 명확한 필드로 구조화한다.

packet-beta
  0-2: "Priority (3 bit)"
  3-3: "EDP (1 bit)"
  4-4: "DP (1 bit)"
  5-12: "PF: PDU Format (8 bit)"
  13-20: "PS: PDU Specific (8 bit)"
  21-28: "SA: Source Address (8 bit)"

29비트 ID 예시 해석

CAN 29비트 ID: 0x18FEE000

바이너리: 000 1 1000 1111 1110 1110 0000 0000

분해:
  Priority : 000   = 0 (최고 우선순위)
  EDP      : 1     = 0 (EDP 비트, 실제로 CAN 확장 ID의 비트 28)
  DP       : 1     = 0
  PF       : 1111 1110 = 0xFE = 254 → PDU2 (브로드캐스트)
  PS       : 1110 0000 = 0xE0 = 224 → Group Extension
  SA       : 0000 0000 = 0x00 → 엔진 ECU

※ 실제 CAN ID 0x18FEE000 분해 (hex → 29bit):
  18FEE000 hex = 0001 1000 1111 1110 1110 0000 0000 0000 (32bit)
  하위 29비트만 사용:  000 1 1000 1111 1110 1110 0000 0000 0000 (29bit)
  Priority=6, EDP=0, DP=0, PF=0xFE=254, PS=0xE0=224, SA=0x00

29비트 ID의 구조를 이해했으니, 이제 이 ID 체계 위에서 실제 J1939 네트워크가 어떻게 구성되는지 살펴보자.

5. J1939 네트워크 구성

소스 어드레스(SA) 할당

J1939은 노드마다 고유한 소스 어드레스(SA)를 부여한다. SAE J1939-81(네트워크 관리) 규격이 주소 요청/충돌 감지 절차를 정의한다.

예약된 주소 예시:

SA 0x00 (0)   : Engine #1
SA 0x03 (3)   : Transmission #1
SA 0x17 (23)  : Instrument Cluster #1
SA 0x28 (40)  : Cab Controller
SA 0xF9 (249) : Diagnostic Tool (오프보드)
SA 0xFE (254) : Null Address (아직 주소 없음)
SA 0xFF (255) : Global (브로드캐스트 목적지)

네트워크 토폴로지 예시

graph LR
    TERM1["종단 저항<br>120Ω"]
    ECU_ENG["엔진 ECU<br>SA=0x00"]
    ECU_TRANS["변속기 ECU<br>SA=0x03"]
    ECU_DASH["계기판<br>SA=0x17"]
    ECU_CAB["캡 컨트롤러<br>SA=0x28"]
    DIAG["진단 도구<br>SA=0xF9"]
    TERM2["종단 저항<br>120Ω"]

    TERM1 --- ECU_ENG
    ECU_ENG --- ECU_TRANS
    ECU_TRANS --- ECU_DASH
    ECU_DASH --- ECU_CAB
    ECU_CAB --- DIAG
    DIAG --- TERM2

J1939 버스는 단일 버스 토폴로지(daisy-chain 또는 stub 방식)로 구성하며, 양 끝에 120Ω 종단 저항을 달아야 한다. ISOBUS도 동일한 물리 구성을 따른다.

J1939 통신 흐름 예시

sequenceDiagram
    participant ENG as 엔진 ECU (SA=0x00)
    participant BUS as J1939 버스
    participant DASH as 계기판 (SA=0x17)
    participant DIAG as 진단 도구 (SA=0xF9)

    ENG->>BUS: PGN 65262 (Engine Temp, SA=0x00, 브로드캐스트)
    BUS-->>DASH: 수신 → 수온 게이지 표시
    BUS-->>DIAG: 수신 → 로그 기록

    DIAG->>BUS: PGN 59904 (Request PGN, DA=0x00, SA=0xF9)
    BUS-->>ENG: 요청 수신 → PGN 65262 응답

    ENG->>BUS: PGN 65262 응답 (SA=0x00)
    BUS-->>DIAG: 수신

다음 챕터

• 다음 : J1939 메시지 구조