PIC18單片機的CANopen通信協(xié)議

　　在此例中，PDO報文是在對象字典中用通信參數(shù)和映射參數(shù)來描述的。通信參數(shù)決定哪個COB―ID將被PDO使用，此例中RPD0的COB―ID為286，TPDO的COB―ID為187。映射參數(shù)包含映射到PDO里的對象在對象字典中的索引和子索引，以及對象的數(shù)據(jù)長度。此例中映射到RPDO里的對象在對象字典中的索引為3200，子索引為OO，長度為2；映射到TPDO里的對象在對象字典中的索引為3100，子索引為00，長度為1。另外某些相關變量也由對象字典所描述，可以通過sD0對象傳輸方式進行下載修改或上傳觀察。此例中的上限溫度、下限溫度，就由對象字典主索引3000、子索引00和主索引3001、子索引00分別描述。

　　2．3 節(jié)點的CANopen協(xié)議的軟件實現(xiàn)

　　在節(jié)點上實現(xiàn)CANopen協(xié)議軟件，首先要實現(xiàn)節(jié)點接收報文和發(fā)送報文的功能。接收報文的過程是，一旦有接收中斷產(chǎn)生，就把CAN接收緩沖區(qū)接收到的數(shù)據(jù)和地址放到一內(nèi)部陣列中，對接收到的報文進行分析，并送去執(zhí)行相應的子函數(shù)(NMT報文接收處理子函數(shù)、SDO報文接收處理子函數(shù)、心跳報文接收處理子函數(shù)、SDO報文接收處理子函數(shù))，最后返回主程序。發(fā)送報文的過程是，把需要發(fā)送的變量放到對象字典里，再把它們映射封裝成相應的對象，最后將報文發(fā)送到總線上。

　　主程序按照通信流程編寫，模塊上電后先進行通信初始化。其首先初始化CANopen協(xié)議中的通信相關參數(shù)、對象字典、節(jié)點號，再初始化CAN控制器的硬件，包括單片機的內(nèi)部寄存器、定時器、串行口、CAN控制器。通信初始化后自動進入節(jié)點初始化，并進行一些特定用戶的初始化。完成后，發(fā)送一個啟動報文自動進入預操作狀態(tài)。此時用戶的程序循環(huán)執(zhí)行著，在每個循環(huán)里，調(diào)用接收報文1次。這個模塊用來檢查接收到的對象，并作相應的處理。在NMT報文到來之前一直持續(xù)在預操作狀態(tài)。在這個狀態(tài)里，節(jié)點可以通過SD0被配置和設置參數(shù)，但是不允許發(fā)送PDO。在相應的NMT報文到來后，即收到啟動遠程節(jié)點命令后，進入操作狀態(tài)，在這個狀態(tài)就可以進行正常的通信了。在收到NMT報文，即停止遠程節(jié)點命令，節(jié)點進入了停止狀態(tài)，從而停止PDO和SDO通信。

　　3 實驗結果

　　在軟件設計中編寫了與上位機的通信模塊程序，可以將每個節(jié)點接收和發(fā)送報文的ID號、數(shù)據(jù)長度、數(shù)據(jù)轉發(fā)到串口，便于上位機進行觀測。

　　圖3為系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)的過程，溫度傳感節(jié)點發(fā)送報文過程為發(fā)送自啟動報文后以周期為1 s發(fā)送心跳報文，以周期為100 ms發(fā)送PDO1報文，發(fā)送數(shù)據(jù)為傳感溫度(分別為19°，20°，…，21°…)。上限溫度和下限高溫都為20°時，溫度調(diào)節(jié)節(jié)點接收報文過程為接收到NMT報文命令后進入操作狀態(tài)，不斷接收PDOl報文。溫度調(diào)節(jié)節(jié)點發(fā)送報文過程為發(fā)送自啟動報文后以周期為1 s發(fā)送心跳報文，以事件觸發(fā)方式發(fā)送PDOO報文(發(fā)送數(shù)據(jù)為工作狀態(tài)長度為1，當接收到的溫度低于20°時發(fā)送數(shù)據(jù)為02表示加熱，當接收到的溫度高于20°時發(fā)送數(shù)據(jù)為01表示降溫，當接收的溫度為20°時發(fā)送數(shù)據(jù)為OO表示保持)，狀態(tài)顯示燈不斷閃爍紅色、黃色、藍色。如在命令節(jié)點中發(fā)送SDO報文改變對象字典中的上限溫度和下限溫度，再觀察各節(jié)點變化。情況1，當上限溫度低于20°(為15°)時，溫度調(diào)節(jié)節(jié)點一直在降溫狀態(tài)，狀態(tài)顯示燈為紅色。情況2，當下限溫度高于20°(為25°)時，溫度調(diào)節(jié)節(jié)點一直在加熱狀態(tài)，狀態(tài)顯示燈為黃色，情況3，當上限溫度高于20°(為25°)，下限溫度低于20°(為15°)時，溫度調(diào)節(jié)節(jié)點一直在保持狀態(tài)，狀態(tài)顯示燈為藍色。命令節(jié)點在液晶顯示屏中顯示實時溫度，在狀態(tài)顯示燈中顯示實時狀態(tài)。

　　命令節(jié)點進行NMT對象操作時再觀察各節(jié)點狀態(tài)：當按下按鈕1時，節(jié)點進入欲操作狀態(tài)；當按下按鈕2時，節(jié)點重啟。

　　從以上兩個實驗可以看出，整個系統(tǒng)在運行過程中達到了滿意的控制效果，實現(xiàn)了基于CANopen協(xié)議的對象數(shù)據(jù)的交換，通信傳輸理想。

　　結 語

　　應用PIC18單片機自行開發(fā)的基于CANopen協(xié)議的節(jié)點，實現(xiàn)了對4種通信對象信息的通信處理，并通過測試驗證了系統(tǒng)信息傳遞的可靠性、準確性和實時性，很好地滿足了基于CANopen協(xié)議的溫度測控系統(tǒng)的要求；對于CANopen在國內(nèi)的應用和普及，以及CAN網(wǎng)絡和驅動產(chǎn)品盡早和國際接軌，具有重要的意義。