NMEA 2000

NMEA 2000 ist ein Netzwerk zur Datenübertragung und wird vorwiegend in der Schifffahrt verwendet. Damit werden Daten zwischen verschiedenen Navigationsgeräten übermittelt bzw. mehrere Navigationsgeräte zu einem Netzwerk zusammengefügt (GPS, Tiefenmesser, Logge, Windmesser, Kompass, Autopilot). Auch Steuerungs- und Überwachungs-Daten der Schiffsführung können damit übertragen werden (Stromgenerator, Schiffsmotor, Steuerung, Feueralarm etc.).

Geschichte

NMEA 2000 wurde im Jahr 2000 von der NMEA-Organisation entwickelt, als Nachfolger für NMEA 0183. NMEA 2000 ist eine Erweiterung von SAE J1939, welches im Nutzfahrzeugbereich verwendet wird und auf CAN (Intel, Bosch) basiert.

Eigenschaften und Konfiguration

NMEA 2000 ist ein Netzwerk-System (NMEA 0183 ist nur eine Schnittstelle und unterstützt keine Netzwerkfunktion). Bis 50 Geräte können eingebunden und gleichzeitig Sender und Empfänger sein. Sie kommunizieren mit 250 kbit/s (50-mal schneller als NMEA 0183) über eine Distanz von bis 200 Meter. 100 Datensätze können gleichzeitig übertragen werden. NMEA 2000 konfiguriert sich selbst. Weder ein Setup, noch eine zentrale Kontrolleinheit sind erforderlich. Das System unterscheidet zwischen sicherheitsrelevanten Daten und gewöhnlichen Daten. Ausgefallene Geräte haben keinen störenden Einfluss auf das Gesamtsystem.

Die meisten Geräte, die mit einer NMEA-2000-Schnittstelle ausgerüstet sind, durchlaufen einen genormten Prüfprozess und werden „NMEA 2000 zertifiziert“.

Schnittstelle

typisches NMEA 2000 Netzwerk

Die Geräte werden mit einem 4-adrigen abgeschirmten Kabel verbunden. Zwei verdrillte Adern dienen der Stromversorgung, zwei verdrillte Adern übertragen die Daten, das Schirmgeflecht ist die Erdung. Werden mehr als zwei Geräte verbunden, wird für jedes weitere Gerät ein „T-Stück“ an beliebiger Stelle in das Kabel eingefügt, und das Gerät daran angeschlossen. Die freien Kabelenden werden mit einem Endwiderstand abgeschlossen, er verbindet die beiden Signalleitungen (121 Ω, 1 %, 250 mW). Der maximale Abstand zwischen zwei T-Stücken beträgt 100 m, die maximale Kabellänge zwischen T-Stück und Gerät (Stichkabel) beträgt 6 m.

Die Stecker sind nicht genormt. Jeder Hersteller verwendet unterschiedliche Stecker, einige haben sogar für verschiedene Geräte verschiedene Stecker. Die Stecker sind wasserfest mit den Kabeln verbunden und werden meistens als komplette Kabelsätze verkauft, lose Mico C Stecker sind aber erhältlich.

Farbe	Name	Spannung	Funktion
weiß	CAN_High	+2,5 V	Signal
blau	CAN_Low	−2,5 V	Signal
metallisch	Erde	—	Abschirmung
rot	V+	+12 V	Stromversorgung
schwarz	V−	0 V	Stromversorgung

Prüfung: Das Netzwerk ist dann richtig verbunden, wenn bei unterbrochener Stromversorgung der Widerstand zwischen den beiden Signalleitungen (weiß und blau) zwischen 50 und 60 Ohm beträgt.

Stromversorgung: Die Stromversorgung dient meist nur zur Versorgung von Anzeigeinstrumenten und Messinstrumenten mit geringem Stromverbrauch (Windmesser, GPS etc.). Größere Stromverbraucher werden über eine eigene Stromversorgung gespeist (Kartenplotter, Tiefenmesser, Autopilot, Radar etc.).

Masse: Das Kabelsystem wird meist nicht mit der Erde des Schiffes verbunden, damit Isolationsfehler über eine Erdschlussanzeige erkannt werden können, bevor es zu Schäden im Stromnetz kommt. Ausnahme stellen kleinere Boote dar, bei denen der Nullleiter oft direkt an der Stromversorgung mit einem Kupferband mit dem Schiffskörper verbunden wird. Werden mehrere Stromversorgungen verwendet, darf nur eine mit der Masse verbunden werden; die 12-V-Leitung zwischen den Stromversorgungen muss dann unterbrochen werden.

Hersteller

Die wichtigsten Hersteller, die NMEA 2000 bei einigen Geräten einsetzen, sind: Furuno, Garmin, Lowrance, Navico, Raymarine, Simrad. Größte Kabellieferanten sind Maretron und Molex, Stecker kommen von Turck und Amphenol-Air LB. Einige Hersteller verwenden eigene Steckverbinder und sind nicht NMEA-2000-zertifiziert. Deshalb werden die Bussysteme SimNet (Simrad/Navico) und SeaTalk NG (Raymarine) genannt, Simrad verwendet inzwischen aber auch überwiegend MicroC Stecker. Mit entsprechenden Adapterkabeln sind sie aber weitgehend mit NMEA 2000 kompatibel.

Parameter Gruppennummer (PGN)

Daten werden im NMEA-2000-Standard einer Gruppennummer zugeordnet.

Netzwerk-Management

PGN	Daten
	Acknowledgement basic
	Acknowledgment Group Function
	Address Claim
	Address, Commanded
	Configuration Information
	Command Group Function
126996	Product Information
	Proprietary, Addressed
	Proprietary, Global
126464	Received PGN List Group Function
059904	Request, basic
126208	Request Group Function
	Transport Protocol, Connection Management
	Transport Protocol, Data Transfer
126464	Transmitted PGN List Group Function

Anwendungsdaten

PGN	Daten
127257	Attitude
129302	Battery Status
129302	Bearing and Distance between two Marks
127501	Binary Switch Bank Status
129026	COG & SOG, Rapid Update
129283	Cross Track Error
130322	Current Station Data
	Datum
129549	DGNSS Corrections
130577	Direction Data
128275	Distance Log
	DSC Call Information
127489	Engine Parameters, Dynamic
127488	Engine Parameters, Rapid Update
127497	Engine Parameters, Static
130311	Environmental Parameters
127505	Fluid Level
129556	GLONASS Almanac Data
129538	GNSS Control Status
129550	GNSS Differential Correction Receiver Interface
129551	GNSS Differential Correction Receiver Signal
129539	GNSS DOPs
129029	GNSS Position Data
129547	GNSS Pseudorange Error Statistics
129542	GNSS Pseudorange Noise Statistics
129545	GNSS RAIM Output
129546	GNSS RAIM Settings
129540	GNSS Sats in View
129541	GPS Almanac Data Heading/Track Control
130053	Loran-C Range Data
130054	Loran-C Signal Data
130052	Loran-C TD Data
130323	Meteorological Station Data
130324	Moored Buoy Station Data
129284	Navigation Data
129025	Position, Rapid Update
129799	Radio Frequency/Mode/Power
127245	Rudder
130321	Salinity Station Data
129291	Set & Drift, Rapid Update
130576	Small Craft Status
128259	Speed
127502	Switch Bank Control
126992	System Time
130320	Tide Station Data
126992	Time & Date
129301	Time to/from Mark
128520	Tracked Target Data
127493	Transmission Parameters, Dynamic
	Trip Parameters, Small Craft
129045	User Datum Settings
127250	Vessel Heading
130578	Vessel Speed Components
128267	Water Depth
130306	Wind Data

Weblinks

Website der NMEA (englisch)
NMEA 2000 (englisch)
Liste NMEA 2000 zertifizierter Produkte
NMEA 2000 Parameter, mit Gruppen-Nummern und Zusammenfassung (englisch)
Beschreibung von NMEA-Netzwerken
DeviceNet-Kabel Installations-Handbuch (englisch; PDF; 22,2 MB)
Luft LA, Anderson L, Cassidy F. "NMEA 2000: A Digital Interface for the 21st Century" (englisch; PDF; 109 kB)
NMEA C-Bibliothek auf SourceForge.net