基于CANopen協(xié)議的從站設備快速響應方法

CANopen協(xié)議作為CAN總線的應用層協(xié)議，擁有復雜的網(wǎng)絡管理、實時過程數(shù)據(jù)對象、服務數(shù)據(jù)對象、預定義連接和特殊功能對象等基本功能，另外CANopen協(xié)議還定義了指示燈規(guī)范、通信安全架構、在線配置、以及EDS文件規(guī)范、標準設備規(guī)范等一系列的協(xié)議規(guī)范。因此開發(fā)基于CANopen協(xié)議的設備有著非常高的難度以及較長的開發(fā)周期。

　　為了解決CANopen產(chǎn)品開發(fā)難的問題，廣州致遠電子有限公司開發(fā)的一款嵌入式CANopen從站協(xié)議轉換模塊XGate-COP10，轉換為UART接口，支持CANopen標準協(xié)議DS301、DS302、DS303、DS305。XGate-COP10為CANopen從站協(xié)議轉換模塊，其內部已經(jīng)集成了CANopen從站協(xié)議棧代碼，不需要二次開發(fā)，可快速方便的使現(xiàn)有設備具有CANopen通信能力。該模塊具有如下所示的功能特點：

• 網(wǎng)絡管理服務對象(NMT：Boot up， Node Guarding /Life guarding，Heartbeat Producer);
• 過程數(shù)據(jù)對象(TPDO與RPDO);
• 服務數(shù)據(jù)對象(SDO服務器);
• 緊急報文對象(Emergency );
• 同步報文對象(Sync);
• 網(wǎng)絡配置對象(LSS從站);
• 串口通信能力(UART);
• 96字節(jié)的輸入輸出數(shù)據(jù)緩沖(I/O);
• CAN總線支持5k～1Mbit/s的波特率;
• 體積小，18mm×31mm(DIP24封裝)。

  　　硬件設計

  　　圖1 所示為XGate-COP10在用戶系統(tǒng)中的典型應用，其中用戶CPU通過UART(TTL電平)與XGate-COP10進行通信，通過UART用戶可以方便的讀取或寫入XGate-COP10的輸入輸出數(shù)據(jù)區(qū)，實現(xiàn)應用數(shù)據(jù)與CANopen主站設備的交換。

  

  　　由于XGate-COP10模塊中未集成有CAN收發(fā)器，因此該原理圖采用了CTM8251T隔離收發(fā)器，這樣可保證CAN通信的穩(wěn)定可靠，也實現(xiàn)了整個系統(tǒng)與CAN總線的電氣隔離。

  　　軟件設計

  　　XGate-COP10的軟件設計，重點在于用戶CPU與XGate-COP10的UART通信的建立(即完成XGate-COP10所規(guī)定的串口通信協(xié)議)，在XGate-COP10中，對串口數(shù)據(jù)進行了簡單的協(xié)議封裝，實現(xiàn)了對XGate-COP10的既定操作。

  　　如圖2所示為操作XGate-COP10軟件流程圖。首先，用戶需要對XGate-COP10模塊進行相應的初始化操作，例如寫入用戶設備信息(必需)、節(jié)點地址(可選)和波特率(可選)等操作。其次，只有在XGate-COP10處于操作狀態(tài)時，與XGate-COP10進行的數(shù)據(jù)交換才有效。為了方便用戶快速的使用XGate-COP10，致遠電子提供了UART通信協(xié)議源代碼，用戶可直接在常用的單片機上使用，也可以稍作修改在特殊的單片機上使用。