J1939 Transport Protocol

1. 왜 Transport Protocol이 필요한가

CAN 프레임의 데이터 필드는 최대 8바이트이다. 단순한 센서 값이나 제어 신호는 8바이트 안에 담을 수 있지만, 다음과 같은 데이터는 그렇지 않다.

이런 데이터는 여러 CAN 프레임으로 분할(segmentation) 하여 순서대로 전송해야 한다. 수신 측은 조각들을 모아 재조립(reassembly) 한다. 이 역할을 담당하는 것이 J1939 Transport Protocol(TP)이다.

graph TD
    A["큰 데이터 (예: 200 byte)"] --> B["TP 분할"]
    B --> F1["CAN Frame #1<br>Seq=1, 7 byte"]
    B --> F2["CAN Frame #2<br>Seq=2, 7 byte"]
    B --> F3["CAN Frame #3<br>Seq=3, 7 byte"]
    B --> FN["CAN Frame #N<br>Seq=N, 나머지"]
    F1 --> R["수신 측 재조립"]
    F2 --> R
    F3 --> R
    FN --> R
    R --> D["원본 데이터 복원"]

TP는 두 가지 모드를 제공한다.

• BAM (Broadcast Announce Message): 1:N 브로드캐스트 전송
• CMDT (Connection Mode Data Transfer): 1:1 연결 기반 전송 (흐름 제어 포함)

2. BAM (Broadcast Announce Message)

BAM은 특정 수신자를 지정하지 않고 버스 전체에 브로드캐스트하는 방식이다. 흐름 제어가 없으므로 수신자는 확인 응답(ACK)을 보내지 않다. 구현이 단순하지만 재전송이 불가능한다.

BAM 흐름

sequenceDiagram
    participant TX as 송신 ECU
    participant BUS as CAN Bus (Broadcast)

    TX->>BUS: TP.CM_BAM (PGN 60416)<br>총 크기=200byte, 패킷수=29, PGN=정보PGN

    Note over TX,BUS: 50ms 이상 대기

    TX->>BUS: TP.DT Packet #1 (Seq=1, 7byte)
    TX->>BUS: TP.DT Packet #2 (Seq=2, 7byte)
    TX->>BUS: TP.DT Packet #3 (Seq=3, 7byte)
    Note over TX,BUS: ...
    TX->>BUS: TP.DT Packet #N (Seq=N, 나머지)

    Note over BUS: 모든 수신 장치가 개별적으로 재조립

TP.CM_BAM 메시지 구조 (8바이트)

Byte 1 : Control Byte = 0x20 (BAM 식별자)
Byte 2~3: 총 데이터 크기 (Little-Endian, 최대 1785 byte)
Byte 4 : 총 패킷 수 (1~255)
Byte 5 : 0xFF (예약)
Byte 6~8: 전송할 PGN (24bit, Little-Endian)

타이밍 규칙

3. CMDT (Connection Mode Data Transfer)

CMDT는 특정 수신자와 1:1 연결을 맺고 흐름 제어를 포함한 데이터 전송을 수행한다. 수신자가 처리 가능한 패킷 수를 제어(CTS)할 수 있어 버퍼 오버플로를 방지한다.

CMDT 흐름

sequenceDiagram
    participant TX as 송신 ECU (SA=0x23)
    participant RX as 수신 ECU (SA=0x82)

    TX->>RX: RTS (Request To Send)<br>총 크기=200byte, 패킷수=29, PGN=정보PGN

    RX->>TX: CTS (Clear To Send)<br>허용 패킷수=5, 시작 시퀀스=1

    TX->>RX: TP.DT Packet #1 (Seq=1)
    TX->>RX: TP.DT Packet #2 (Seq=2)
    TX->>RX: TP.DT Packet #3 (Seq=3)
    TX->>RX: TP.DT Packet #4 (Seq=4)
    TX->>RX: TP.DT Packet #5 (Seq=5)

    RX->>TX: CTS (Clear To Send)<br>허용 패킷수=5, 시작 시퀀스=6

    TX->>RX: TP.DT Packet #6 (Seq=6)
    Note over TX,RX: ... 계속 ...
    TX->>RX: TP.DT Packet #29 (Seq=29)

    RX->>TX: EndOfMsgACK (전송 완료 확인)

CMDT 제어 메시지 Control Byte 값

BAM vs CMDT 비교

4. TP.CM과 TP.DT

Transport Protocol은 두 가지 PGN으로 동작한다.

TP.CM (PGN 60416, 0xEC00) — Connection Management

연결 관리를 담당한다. BAM 공지, RTS/CTS 흐름 제어, EndOfMsg, Abort 메시지가 모두 이 PGN을 사용하며, Control Byte(Byte 1)로 메시지 종류를 구분한다.

TP.CM 메시지 (8 byte):
┌────────────────────────────────────────────────────┐
│ Byte 1: Control Byte (0x20=BAM, 0x10=RTS, 0x11=CTS,│
│                        0x13=EndOfMsg, 0xFF=Abort)   │
│ Byte 2~8: 메시지 종류에 따라 해석 방식 다름         │
└────────────────────────────────────────────────────┘

TP.DT (PGN 60160, 0xEB00) — Data Transfer

실제 데이터를 7바이트씩 분할하여 전송한다. Byte 1은 시퀀스 번호(1~255), Byte 2~8이 페이로드이다. 마지막 패킷의 남는 바이트는 0xFF로 채운다.

TP.DT 메시지 (8 byte):
┌──────────────────────────────────────────┐
│ Byte 1: Sequence Number (1 ~ 255)        │
│ Byte 2: 페이로드 바이트 1                │
│ Byte 3: 페이로드 바이트 2                │
│ ...                                      │
│ Byte 8: 페이로드 바이트 7 (또는 0xFF)   │
└──────────────────────────────────────────┘

예시 — 16바이트 데이터 전송:

원본 데이터: [A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 | B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 | C1 C2]

TP.DT Packet #1: [01] A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7
TP.DT Packet #2: [02] B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7
TP.DT Packet #3: [03] C1 C2 FF FF FF FF FF  ← 남은 자리 0xFF 패딩

5. ETP (Extended Transport Protocol)

TP는 최대 1785 바이트(255 패킷 × 7 바이트)까지 전송할 수 있다. ISOBUS VT 오브젝트 풀처럼 더 큰 데이터를 전송하려면 ETP(Extended Transport Protocol)를 사용한다.

ETP vs TP 비교

ETP CMDT 흐름

sequenceDiagram
    participant TX as 송신 ECU
    participant RX as 수신 ECU

    TX->>RX: ETP.CM_RTS (PGN 51712)<br>총 크기=50000byte, PGN=오브젝트풀PGN

    RX->>TX: ETP.CM_CTS (PGN 51712)<br>허용 패킷수=255, 시작 패킷=1

    loop 255 패킷씩 전송
        TX->>RX: ETP.DT Packet #1 (PGN 51456)
        TX->>RX: ETP.DT Packet #2 (PGN 51456)
        Note over TX,RX: ... (255 패킷) ...
        TX->>RX: ETP.DT Packet #255 (PGN 51456)
        RX->>TX: ETP.CM_CTS<br>허용 패킷수=255, 시작 패킷=256
    end

    RX->>TX: ETP.CM_EndOfMsgACK (PGN 51712)

ETP는 CMDT 전용이다. BAM 방식의 ETP는 존재하지 않다. 이는 대용량 데이터 전송 시 흐름 제어 없이는 수신 버퍼 오버플로가 발생할 수 있기 때문이다.

ISOBUS VT 오브젝트 풀 전송

VT(Virtual Terminal)에 화면을 표시하려면 오브젝트 풀을 전송해야 한다. 오브젝트 풀은 수십 KB를 초과하는 경우가 많으므로 ETP를 통해 전송된다.

작업기 ECU → VT:
  ETP.CM_RTS (오브젝트 풀 PGN, 총 크기)
  → ETP.CM_CTS
  → ETP.DT × N
  → ETP.CM_EndOfMsgACK
  → Load Version / Activate Object Pool 명령

6. 시퀀스 다이어그램으로 보는 TP/ETP 흐름

BAM 전체 흐름과 타임아웃

sequenceDiagram
    participant TX as 송신 ECU
    participant RX as 수신 ECU

    TX->>RX: TP.CM_BAM<br>(총 크기, 패킷수, PGN)
    Note over TX: 50ms ~ 200ms 대기

    TX->>RX: TP.DT #1
    Note over TX: 50ms ~ 200ms 대기
    TX->>RX: TP.DT #2
    Note over TX: 50ms ~ 200ms 대기
    TX->>RX: TP.DT #N (완료)

    Note over RX: 750ms 이내 다음 패킷 미수신<br>→ 재조립 포기 (타임아웃)

CMDT 전체 흐름과 Abort 처리

sequenceDiagram
    participant TX as 송신 ECU
    participant RX as 수신 ECU

    TX->>RX: RTS (총 크기, 패킷수, PGN)

    alt 정상 흐름
        RX->>TX: CTS (허용 패킷수=N, 시작 시퀀스=1)
        loop N 패킷씩
            TX->>RX: TP.DT #1 ~ #N
            RX->>TX: CTS (다음 배치)
        end
        RX->>TX: EndOfMsgACK

    else 수신 측 오류 (버퍼 부족 등)
        RX->>TX: Abort (오류 코드)
        Note over TX,RX: 연결 종료<br>송신 측은 재시도 여부 결정

    else 타임아웃 (RX가 CTS 미전송)
        Note over TX: 1250ms 이내 CTS 미수신<br>→ TX가 Abort 전송
        TX->>RX: Abort (타임아웃)
    end

타임아웃 규칙 요약

다음 챕터

• 다음 : ISOBUS 개요