CANopen從站協(xié)議的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

建立PDO報(bào)文模塊被其他兩個(gè)模塊調(diào)用，他的任務(wù)是根據(jù)映射參數(shù)表把對(duì)象字典中對(duì)象的數(shù)據(jù)復(fù)制進(jìn)PDO報(bào)文中，交由其他模塊處理，建立過程中需注意PDO報(bào)文的剩余容量。接收PDO模塊的任務(wù)是完成PDO數(shù)據(jù)的解析，將數(shù)據(jù)放入指定對(duì)象中；發(fā)送模塊負(fù)責(zé)根據(jù)CANopen協(xié)議規(guī)范，依據(jù)PDO通信參數(shù)，實(shí)現(xiàn)各種PDO傳輸方式，包括同步周期、同步事件預(yù)觸發(fā)、異步事件觸發(fā)等方式。
2．3．2 SDO模塊
SDO模塊是對(duì)象字典的遠(yuǎn)程訪問接口，一般被用來進(jìn)行節(jié)點(diǎn)參數(shù)配置和獲取。它基于客戶端服務(wù)器模式，每個(gè)訪問請(qǐng)求都必須應(yīng)答，實(shí)現(xiàn)了可靠的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸。CANopen為SDO服務(wù)設(shè)計(jì)了5個(gè)請(qǐng)求／應(yīng)答子協(xié)議，分別是：?jiǎn)?dòng)域下載／上傳、域分段下載＼上傳、中止域傳送。
本文設(shè)計(jì)的SDO模塊包含了訪問發(fā)起模塊和應(yīng)答模塊。訪問發(fā)起模塊的任務(wù)是根據(jù)上層的調(diào)用發(fā)起SDO通信，實(shí)現(xiàn)了5個(gè)訪問子協(xié)議中的請(qǐng)求部分；應(yīng)答模塊則解析收到的SDO報(bào)文中攜帶的命令字，實(shí)現(xiàn)了5個(gè)訪問子協(xié)議中的應(yīng)答部分。
2．3．3 NMT模塊
每個(gè)CANopen節(jié)點(diǎn)內(nèi)都運(yùn)行著一個(gè)狀態(tài)機(jī)，狀態(tài)轉(zhuǎn)換由主節(jié)點(diǎn)控制，不同的狀態(tài)對(duì)應(yīng)不同的節(jié)點(diǎn)任務(wù)，也對(duì)應(yīng)了不同的模塊可用性。狀態(tài)轉(zhuǎn)換如圖4所示。

本文實(shí)現(xiàn)的從節(jié)點(diǎn)NMT模塊的任務(wù)是響應(yīng)主站的NMT控制命令，并反饋?zhàn)陨頎顟B(tài)，匯報(bào)錯(cuò)誤信息。狀態(tài)轉(zhuǎn)換模塊的流程：接收到NMT命令后，首先解析NMT命令字，檢查狀態(tài)轉(zhuǎn)換合法性，然后設(shè)置節(jié)點(diǎn)狀態(tài)，啟停各功能模塊：狀態(tài)反饋模塊采用了CiA組織推薦使用的心跳模式，即從節(jié)點(diǎn)周期性地向網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送包含自身狀態(tài)信息的心跳報(bào)文，供主站和其他節(jié)點(diǎn)監(jiān)視。
2．3．4 總體流程
借助于狀態(tài)機(jī)，設(shè)計(jì)了如圖5的程序運(yùn)行總體流程。

從節(jié)點(diǎn)上電啟動(dòng)后，先進(jìn)行必要的硬件初始化，如系統(tǒng)時(shí)鐘、port、CAN接口、定時(shí)器、AD等，完成后設(shè)置節(jié)點(diǎn)狀態(tài)為initialization，進(jìn)入狀態(tài)機(jī)，軟件在狀態(tài)機(jī)內(nèi)循環(huán)運(yùn)行。通信初始化函數(shù)主要負(fù)責(zé)初始化從節(jié)點(diǎn)的對(duì)象字典，節(jié)點(diǎn)初始化函數(shù)則負(fù)責(zé)將節(jié)點(diǎn)的輸出置為上電值，設(shè)置完成后設(shè)置節(jié)點(diǎn)狀態(tài)為pre-operational，軟件運(yùn)行至preoperational函數(shù)，這個(gè)函數(shù)的功能是協(xié)助主站完成對(duì)從節(jié)點(diǎn)的通信配置。當(dāng)從節(jié)點(diǎn)收到start remote node命令后，進(jìn)入operational狀態(tài)，此狀態(tài)包含了從節(jié)點(diǎn)的控制程序，即從節(jié)點(diǎn)開始正常運(yùn)行，執(zhí)行指定的底層任務(wù)，如數(shù)據(jù)采集、控制輸出等。若節(jié)點(diǎn)接收到主站的stop remote node命令，則進(jìn)入stopped函數(shù)，在此狀態(tài)下從節(jié)點(diǎn)停止執(zhí)行底層任務(wù)，等待主節(jié)點(diǎn)的啟動(dòng)命令。

3 實(shí)驗(yàn)
3．1 測(cè)試實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建
為了測(cè)試本文的CANopen從節(jié)點(diǎn)協(xié)議，搭建了基于USB-CAN模塊的測(cè)試平臺(tái)，結(jié)構(gòu)如圖6所示。主站是裝有ZLGCANTest的計(jì)算機(jī)，以USB-CAN通信模塊作為CAN網(wǎng)絡(luò)接口，實(shí)現(xiàn)與從站的連接。示波器監(jiān)視總線波形，通信波特率設(shè)置為500kb／s。