CANopen協(xié)議在現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

1 引 言

基于現(xiàn)場總線的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究是自動控制領(lǐng)域發(fā)展的一個熱點。在各種各樣的工業(yè)現(xiàn)場總線中， CAN 總線以其成本低、速度快、實時性和可靠性較高等特點被快速應(yīng)用于汽車電子、醫(yī)療、軍事等領(lǐng)域。但是， CAN 總線只定義了物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，本身并不完整，針對這一問題， CiA(CAN in Automation) 協(xié)會經(jīng)過不斷的發(fā)展于 1995 年發(fā)布了完整的 CANopen 協(xié)議，它不僅定義了應(yīng)用層和通訊子協(xié)議，也為可編程系統(tǒng)、不同器件、接口、應(yīng)用子協(xié)議定義了幀狀態(tài)，為基于現(xiàn)場總線的全數(shù)字分布式控制系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用和系統(tǒng)的一體化管理提供了解決之道。

本文以改善現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)的運行效率，提高實時性和信息處理能力為前提，針對并條機自調(diào)勻整控制系統(tǒng)中各功能模塊的作用，淺析 CAN 總線高層通訊協(xié)議 CANopen ，實現(xiàn)各功能模塊間的數(shù)據(jù)通信。通過實驗測試，證明系統(tǒng)工作穩(wěn)定、可靠，保證了全數(shù)字分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)工作的快速性、準(zhǔn)確性和實時性。

2 CANopen 協(xié)議概述

2.1 設(shè)備模型

CANopen 協(xié)議是由 CiA 協(xié)會針對 CAN 協(xié)議的不完整性而定義出來的一個更高層次的協(xié)議――應(yīng)用層協(xié)議。一個 CANopen 設(shè)備模塊可以被分為 3 部分，如圖 1 所示。通信接口和協(xié)議軟件提供在總線上收發(fā)通信對象的服務(wù)。不同 CANopen 設(shè)備間的通信都是通過交換通信對象完成的。這一部分直接面向 CAN 控制器進(jìn)行操作。對象字典描述了設(shè)備使用的所有的數(shù)據(jù)類型，通信對象和應(yīng)用對象。對象字典位于通信程序和應(yīng)用程序之間，向應(yīng)用程序提供接口，應(yīng)用程序?qū)?a class="contentlabel" href="http://www.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/對象字典">對象字典進(jìn)行操作就可以實現(xiàn) CANopen 通信。應(yīng)用程序包括功能部分和通信部分，通信部分通過對對象字典進(jìn)行操作實現(xiàn) CANopen 通信，而功能部分則根據(jù)應(yīng)用要求實現(xiàn)。

2.2 對象字典

對象字典 (Object Dictionary ， OD) 是一個有序的對象組，每個對象采用一個 16 位的索引值來尋址，為了允許訪問數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的單個元素，同時定義了一個 8 位的子索引，對象字典的結(jié)構(gòu)參照表 1 ，對象字典的描述參照表 2 。

(2) 服務(wù)數(shù)據(jù)對象 (SDO) 協(xié)議用來對對象字典進(jìn)行讀寫操作。

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