NMEA2000 informatie

NMEA 2000 (gestandaardiseerd als IEC 61162-3), afgekort NMEA2k of N2K, is een plug-and-play-communicatiestandaard die op boten en schepen wordt gebruikt om apparaten, displays en sensoren met elkaar te verbinden. De snelheid van de NMEA 2000-bus bedraagt 250 kbit/s en maakt het mogelijk dat sensoren, displays en andere NMEA 2000-compatibele apparaten met elkaar kunnen “discussiëren”. Elektrisch is NMEA 2000 compatibel met het Controller Area Network (“CAN-bus”), dat wordt gebruikt in benzine- en dieselaangedreven (weg)voertuigen. Het NMEA 2000-protocol is gebaseerd op SAE J1939, dat is uitgebreid met maritieme specifieke berichten. Het grootste verschil tussen J1939 en NMEA 2000, naast de nautische specifieke berichten, is dat in J1939 de apparaat- en sensor-ID's hardgecodeerd zijn, terwijl in NMEA 2000 over de adressen wordt onderhandeld wanneer een nieuw apparaat zich bij het netwerk aansluit. Dit maakt NMEA 2000 tot een plug-and-play-netwerk. De meerderheid van de NMEA 2000- en J1939-berichten zijn van het broadcast-type zonder dat er een bestemmingsadres is opgegeven. Hierdoor zijn er geen verzoekachtige berichten nodig.

Raymarine SeaTalk 2, Raymarine SeaTalkNG, Simrad Simnet en Furuno CAN zijn omgedoopt tot NMEA 2000-netwerken, maar gebruiken een andere fysieke connector dan de standaard DeviceNet Micro-C M12-connector.

Het NMEA 0183-protocol gebruikt RS232/RS422 voor communicatie in plaats van CAN-bus. In deze opstelling kan één 'prater' (bijvoorbeeld een GPS-module) communiceren met meerdere 'luisteraars' aan knooppunten (bijvoorbeeld een stuurautomaat en een kaartplotter). Het is echter niet mogelijk om meerdere 'praters' op hetzelfde netwerk te hebben (in tegenstelling tot CAN). Als gevolg hiervan is voor elk 'prater'-knooppunt een afzonderlijk NMEA 0183-netwerk vereist - wat snel complex wordt wanneer de netwerken met elkaar zijn verbonden. Gegevens worden gecommuniceerd in een ASCII-formaat als gestandaardiseerde 'zinnen' gedefinieerd in de applicatie laag. De gegevens worden verzonden als ASCII-tekens in het bereik 0x20 tot 0x7E en weerspiegelen 'fysieke waarden' (bijvoorbeeld graden), in plaats van 'onbewerkte gegevens' zoals in NMEA 2000.

Belangrijkste voordelen van NMEA 2000 versus NMEA 0183:

Over het geheel genomen is NMEA 2000 een veel moderner en flexibeler communicatieprotocol vergeleken met NMEA 0183, en wordt daarom tegenwoordig veel gebruikt in elektronische maritieme systemen. Hieronder schetsen wij de belangrijkste voordelen:

N2K vereenvoudigd netwerk versus NMEA 0183:

Eenvoudiger en goedkoper netwerk NMEA 2000 zorgt ervoor dat alle knooppunten met elkaar kunnen communiceren (meerdere sprekers) en de voeding is direct geïntegreerd in de backbone, waardoor de bedradingskosten worden verlaagd en het netwerk wordt vereenvoudigd vergeleken met NMEA 0183. De gestandaardiseerde T-connectoren vereenvoudigen ook de installatie.

N2K communicatie snelheid:

Snellere gegevensoverdracht NMEA 2000 maakt een hogere data snelheid mogelijk dan NMEA 0183 (250Kbps versus 4,8Kbps), wat betekent dat er meer gegevens in een bepaalde tijd verzonden kunnen worden. Dit is handig wanneer realtime gegevens vereist zijn, zoals bij navigatie- of motorbewakingstoepassingen.

Apparaat compatibiliteit van NMEA 2000 versus NMEA 0183:

Betere compatibiliteit NMEA 2000 is ontworpen om verschillende apparaten van verschillende fabrikanten op hetzelfde netwerk te kunnen aansluiten en op een gestandaardiseerde manier gegevens uit te wisselen. Dit maakt het gemakkelijker om apparaten op hetzelfde netwerk te combineren en verkleint het risico op compatibiliteitsproblemen

NMEA 2000-backbone-netwerkgrootte:

Grotere netwerkomvang NMEA 2000-netwerken kunnen groter zijn dan NMEA 0183-netwerken, omdat ze zijn ontworpen om meer apparaten te ondersteunen (tot 50 knooppunten) en gegevens over langere afstanden kan verzenden. Dit kan handig zijn in grotere schepen of systemen waar een groter aantal apparaten moet worden aangesloten

NMEA 2000-robuustheid:

Robuustere communicatie NMEA 2000 maakt gebruik van de Controller Area Network (CAN)-bus, een digitaal communicatieprotocol dat minder gevoelig is voor ruis en interferentie dan het seriële communicatieprotocol dat door NMEA 0183 wordt gebruikt. Dit maakt NMEA 2000-netwerken betrouwbaarder en veerkrachtiger

NMEA 2000 compatibiliteit via gateways:

Compatibiliteit met oudere versies NMEA 2000 maakt integratie van NMEA 0183-apparaten mogelijk via goedkope gateways, waardoor de integratie van bestaande elektronica in nieuwe netwerken mogelijk wordt. Het omgekeerde is echter niet waar: NMEA 2000-knooppunten kunnen niet worden toegevoegd aan NMEA 0183-netwerken

  Nmea2000 berichten opbouw

In NMEA 2000 (J1939) wordt een 29-bits ID gebruikt en de structuur is als volgt:

De eerste drie bits (PRIO) specificeren de prioriteit van het bericht, waarbij nul de hoogste prioriteit is. Tijdkritische stuurberichten (zoals motorregeling) krijgen doorgaans een hoge prioriteit, terwijl minder kritische berichten (zoals snelheid) een lagere prioriteit krijgen. Het volgende bit (R) is gereserveerd voor de toekomst en moet daarom op nul worden gezet. Het volgende bit is de datapagina-selector (DP). Dat vergroot de mogelijke PGN-ruimte waarvoor het ID kan worden gebruikt. PDU-indeling (PF) geeft aan of het bericht een uitgezonden bericht is of aan een bepaald apparaat is geadresseerd. PDU komt van Protocol Data Unit. De betekenis van het PDU-specifieke veld (PS) hangt als volgt af van de waarde van PF

• ALS PF tussen 0 en 239 ligt, heeft het bericht een adres (PDU1) en bevat het PS-veld het adres.
• Als PF tussen 240 en 255 ligt, is het bericht een broadcast-bericht (PDU2) en bevat het PS-veld de groepsextensie.

Groepsextensies breiden de beschikbare PGN's uit die naar het netwerk kunnen worden uitgezonden. De laatste 8 bits van de ID bevatten de bron-ID (adres) van het verzendende apparaat. Elk apparaat moet zijn unieke ID hebben en er kunnen slechts 254 verschillende ID’s in het netwerk zijn. Er kunnen echter slechts 50 apparaten tegelijkertijd fysiek op het netwerk worden aangesloten. De term Parametergroepnummer (PGN) wordt gebruikt om te verwijzen naar de 18-bits groep van de reservebit, DP, PF en PS, die in de bovenstaande tabel blauw zijn gemarkeerd.

  Voorbeelden:

Voorbeeld: ID 0x1F50BEE in binaire vorm is 000 000 0 1 11110101 00001011 11101110 en kan in de volgende velden worden verdeeld

• Eerste drie bits zijn niet in gebruik (000)
• Prio, R en DP (3+1+1 bits) = 0x01 (000 0 1)
• PF (8 bits) = 0xF5 = 245, wat betekent dat dit een broadcast-bericht is (PDU2)
• PS (8 bits) = 0x0B, wat betekent Groepsuitbreiding = 11
• SA (8 bits) = 0xEE = 238

PGN = R-, DP-, PF- en PS-velden – in dit geval 0x1F50B (dat is PGN 128267)

ID 0xDF50BEE bevat ook PGN 128267, maar dit is niet direct te zien aan de HEX-waarde, omdat prioriteitsbits hier niet 000 zijn. Om hieruit de PGN te halen, moet de HEX eerst als volgt in een binair getal worden vertaald

Vervolgens nemen we het binaire getal van de PGN (R, DP, PF en PS), namelijk 0 1 11110101 00001011, en vertalen dat naar HEX, dat is 0x1F50B (PGN 128267).

  Nmea2000 PGN lijst:

  Connector pinout schema's:

NMEA2000 M12 Connector pinout:

J1939 connector pinout:

CAT Connector pinout:

Deutsch Connector pinout: