NMEA 2000 - NMEA 2000

NMEA 2000, сокращенно NMEA2k или же N2K и стандартизированы как IEC 61162-3, это стандарт связи plug-and-play, используемый для подключения морских датчиков и дисплеев на кораблях и лодках. Связь осуществляется со скоростью 250 килобит в секунду и позволяет любому датчику взаимодействовать с любым дисплеем или другим устройством, совместимым с протоколами NMEA 2000. Электрически NMEA 2000 совместим с Сеть контроллеров («CAN-шина») используется на дорожных транспортных средствах и топливных двигателях. Формат протокола более высокого уровня основан на SAE J1939, с конкретными сообщениями для морской среды. Raymarine SeaTalk 2, Raymarine SeaTalkNG, Simrad Simnet и Furuno CAN - это переименованные реализации NMEA 2000, хотя могут использовать физические разъемы, отличные от стандартизованных. DeviceNet 5-контактный винтовой разъем Micro-C M12, все они электрически совместимы и могут быть подключены напрямую.

Протокол используется для создания сети электронных устройств - в основном морских инструментов - на лодке. Различные инструменты, соответствующие стандарту NMEA 2000, подключаются к одному центральному кабелю, известному как магистраль. Магистраль питает каждый прибор и передает данные между всеми приборами в сети. Это позволяет одному дисплею отображать много различных типов информации. Это также позволяет инструментам работать вместе, поскольку они обмениваются данными. Протокол NMEA 2000 разработан по принципу «включай и работай», чтобы устройства разных производителей могли обмениваться данными друг с другом.

Примеры морская электроника устройства для включения в сеть GPS приемники, автопилоты, духовые инструменты, эхолоты, навигация инструменты двигатель инструменты и морская карта плоттеры. Взаимосвязь между приборами в сети позволяет, например, GPS приемник, чтобы скорректировать курс, которым управляет автопилот.

История

Стандарт NMEA 2000 был определен и контролируется американским Национальная ассоциация морской электроники (NMEA). Хотя NMEA разглашает некоторую информацию о стандарте, он заявляет об авторских правах на стандарт, и поэтому его полное содержание не является общедоступным. Например, NMEA публикует, какие сообщения существуют и какие поля они содержат, но не раскрывает, как интерпретировать значения, содержащиеся в этих полях. Однако энтузиасты медленно открывают для себя эти определения PGN.[1]

Функциональность

NMEA 2000 соединяет устройства с помощью Сеть контроллеров (CAN) технология, изначально разработанная для автомобильной промышленности. NMEA 2000 основан на SAE J1939 протокол высокого уровня, но определяет свои собственные сообщения. Устройства NMEA 2000 и устройства J1939 могут сосуществовать в одной физической сети.

NMEA 2000 (IEC 61162-3) можно считать преемником NMEA 0183 (IEC 61162-1) стандарт последовательной шины данных. Он имеет значительно более высокую скорость передачи данных (250 кбит / с против 4800 бит / с для NMEA 0183). Он использует компактный двоичный формат сообщения в отличие от ASCII. последовательная связь протокол, используемый NMEA 0183. Еще одно улучшение состоит в том, что NMEA 2000 поддерживает дисциплинированную сеть передачи данных с несколькими говорящими и несколькими слушателями, тогда как для NMEA 0183 требуется один говорящий, несколько слушателей (симплекс ) серийный протокол связи.

Строительство сети

Сеть NMEA 2000, как и сеть SAE J1939, на которой она основана, организована по топологии шины и требует одного оконечного резистора 120 Ом на каждом конце шины. (Резисторы включены параллельно, поэтому правильно подключенная шина должна иметь общее сопротивление 60 Ом). Максимальное расстояние для любого устройства от автобуса - шесть метров. Максимальная длина магистрального кабеля составляет 100 м (328 футов).

Типовая сетевая установка NMEA 2000

Кабели и межсоединения

Единственный стандарт кабелей, одобренный NMEA для использования с сетями NMEA 2000, - это DeviceNet стандарт кабельной проводки, который контролируется Open DeviceNet Vendors Association. Такие кабельные системы могут иметь маркировку «Одобрено NMEA 2000». Стандарт DeviceNet определяет уровни экранирования, размер проводов, устойчивость к атмосферным воздействиям и гибкость, которые не обязательно удовлетворяются другими решениями для кабельной разводки, продаваемыми как совместимые с «NMEA 2000».

Стандарт DeviceNet / NMEA 2000 определяет два размера кабелей. Кабель большего размера обозначается как «мини» (или, альтернативно, «толстый»), и рассчитан на пропускание до 8 ампер тока источника питания. Меньший из двух размеров обозначается как «Микро» (или, альтернативно, «Тонкий») кабель с использованием 5-контактного цилиндрического разъема M12, указанного в IEC 61076-2-101, и рассчитан на питание до 3 Ампер. Текущий.

Мини-кабель в основном используется в качестве «магистрали» (или «магистрали») для сетей на больших судах (обычно длиной 20 м и более), а микрокабель используется для соединений между магистралью сети и отдельными компонентами. Сети на небольших судах часто полностью состоят из микрокабелей и разъемов.

Сеть NMEA 2000 электрически несовместима с сетью NMEA 0183, поэтому для передачи сообщений между устройствами в различных типах сетей требуется интерфейсное устройство. Адаптер также необходим, если сообщения NMEA 2000 должны приниматься или передаваться с ПК.

Кабельные компоненты NMEA-2000, вкл. мощность-T

Формат сообщения и номера групп параметров (PGN)

В соответствии с протоколом SAE J1939 сообщения NMEA 2000 отправляются в виде пакетов, которые состоят из заголовка, за которым следуют (обычно) 8 байтов данных. Заголовок сообщения определяет передающее устройство, устройство, на которое было отправлено сообщение (которое может быть всеми устройствами), приоритет сообщения и PGN (номер группы параметров). PGN указывает, какое сообщение отправляется, и, следовательно, как байты данных должны интерпретироваться для определения значений полей данных, содержащихся в сообщении.

Определение группы параметров может описывать запись данных, которая состоит из большего количества данных, чем может содержаться в одном кадре CAN.[2] Методы передачи NMEA 2000 включают в себя передачу однокадровых групп параметров и два метода передачи многокадровых групп параметров. Эти методы передачи сравниваются ниже:

Один кадрМногопакетный ISO 11783Быстрый пакет NMEA 2000
8 байтДо 1785 байтДо 223 байт
Трансляция по умолчанию, если pf <0xF0Может использоваться для отправки любого сообщения до 1785 на определенное устройство с управлением потоком (RTS / CTS) или широковещательной рассылкой (BAM)Трансляция по умолчанию, если pf <0xF0
Уровень CAN гарантирует, что все (подключенные) узлы получили сообщение и подтвердили его CRCС подтверждением связи (RTS / CTS) / по времени (50 мс) в случае BAM (широковещательная передача)Без рукопожатия
Нет задержек протокола передачиТребуется больше времени, чтобы отправить такой же объем данных, как и быстрый пакетМеньше времени на отправку до 223 байт; отсутствие задержек протокола передачи; нет гарантии, что он получен всеми узлами
Реализуется во всех отрасляхРеализуется во всех отрасляхNMEA 2000 и принят ISO для приложений GNSS Con / Ag

Протокол Multi-Packet, указанный в ISO 11783-3, обеспечивает передачу групп параметров мультифрейма размером до 1785 байт. Протокол инкапсулирует группу параметров в транспортном протоколе глобально или по определенному адресу. В случае передачи по конкретному адресу (RTS / CTS) принимающее устройство может управлять потоком данных в соответствии с доступными ресурсами принимающего устройства. В обоих случаях (RTS / CTS) против BAM. о передаваемом сообщении объявляется в первом сообщении. В случае CTS / RTS получатель может отказаться от сообщения. В случае BAM сообщение можно просто проигнорировать.

Протокол Fast Packet, определенный в NMEA 2000, обеспечивает возможность потоковой передачи до 223 байтов данных с тем преимуществом, что каждый кадр сохраняет идентичность и приоритет группы параметров. Первый передаваемый кадр использует 2 байта для идентификации последовательных групп параметров Fast Packet и последовательных кадров в рамках передачи одной группы параметров. Первый байт содержит счетчик последовательностей для различения последовательной передачи одних и тех же групп параметров и счетчик кадров, установленный на нуль кадра. Второй байт в первом кадре определяет общий размер следующей группы параметров. Последовательные кадры используют только один байт данных для счетчика последовательности и счетчика кадров. Поскольку многие из групп параметров NMEA 2000 превышают 8 байтов, но не требуют емкости в 1785 байт для нескольких пакетов, по умолчанию метод передачи групп параметров нескольких кадров в NMEA 2000 использует протокол Fast Packet.

Независимо от того, какой протокол используется, многокадровые группы параметров отправляются на покадровой основе и могут перемежаться с другими группами параметров с более высоким приоритетом с использованием любого протокола или даже однокадровых групп параметров. Каждое устройство отвечает за повторную сборку группы параметров после передачи всех кадров для группы параметров.

Сертификация устройства

Устройства проходят процесс сертификации под контролем NMEA, и им разрешается отображать логотип «Сертифицировано NMEA 2000» после завершения процесса сертификации. Процесс сертификации не гарантирует содержание данных, это ответственность производителей. Однако процесс сертификации гарантирует, что продукты разных производителей обмениваются данными совместимым образом и могут сосуществовать в сети.[3]

NMEA 2000 и собственные сети

Несколько производителей, в том числе Симрад, Raymarine, Стоу, и Мастервольт, имеют собственные проприетарные сети, совместимые с NMEA 2000 или похожие на них. Simrad называется SimNet, Raymarine's называется SeaTalk NG, Стоу называется Dataline 2000, а Мастервольт называется CZone. Некоторые из них, такие как SimNet и Seatalk NG, представляют собой стандартную сеть NMEA 2000, но используют нестандартные разъемы и кабели; доступны адаптеры для преобразования в стандартные разъемы NMEA 2000, либо пользователь может просто удалить разъем и выполнить прямое подключение.[4]

Товарные знаки

Термин «NMEA 2000» является зарегистрированным товарным знаком Национальной ассоциации морской электроники. Устройства, не имеющие сертификата NMEA 2000, не могут на законных основаниях использовать товарный знак NMEA 2000 в своей рекламе.

Производители

Ниже приведены некоторые из компаний, которые зарегистрировались в NMEA с целью производства продуктов, сертифицированных NMEA 2000:[5]

Смотрите также

Связанные стандарты

Стандарты безопасности с использованием NMEA 2000

[10]== Примечания ==

  1. ^ https://github.com/canboat/canboat/
  2. ^ Спитцер 2009, стр. 19
  3. ^ «Обзор процесса сертификации NMEA 2000® и лицензионное соглашение» (PDF). Получено 2017-06-23.
  4. ^ N2K, кабельное микширование не очень-то важно, Panbo, февраль 2008 г.
  5. ^ "Список регистрации NMEA" (PDF). Получено 2015-02-04.
  6. ^ Веб-сайт Actisense
  7. ^ «Кабели и соединители NMEA 2000® Brad® Micro-Change® (M12) и Brad® Mini-Change®». Получено 2013-11-30.
  8. ^ «Морские продукты Hemisphere GNSS». Получено 2015-01-26.
  9. ^ «Морской комплект Warwick Control Technologies». Получено 2018-04-27.
  10. ^ «Двунаправленный шлюз NMEA 2000/0183 + WiFi». Quark-elec NMEA 2000/0183 Двунаправленный шлюз.

Рекомендации

внешняя ссылка