PIC18單片機(jī)的CANopen通信協(xié)議

　　在此例中，PDO報(bào)文是在對(duì)象字典中用通信參數(shù)和映射參數(shù)來(lái)描述的。通信參數(shù)決定哪個(gè)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(duì)象在對(duì)象字典中的索引和子索引，以及對(duì)象的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。此例中映射到RPDO里的對(duì)象在對(duì)象字典中的索引為3200，子索引為OO，長(zhǎng)度為2；映射到TPDO里的對(duì)象在對(duì)象字典中的索引為3100，子索引為00，長(zhǎng)度為1。另外某些相關(guān)變量也由對(duì)象字典所描述，可以通過(guò)sD0對(duì)象傳輸方式進(jìn)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(duì)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(diǎn)的CANopen協(xié)議的軟件實(shí)現(xiàn)

　　在節(jié)點(diǎn)上實(shí)現(xiàn)CANopen協(xié)議軟件，首先要實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)接收?qǐng)?bào)文和發(fā)送報(bào)文的功能。接收?qǐng)?bào)文的過(guò)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(duì)接收到的報(bào)文進(jìn)行分析，并送去執(zhí)行相應(yīng)的子函數(shù)(NMT報(bào)文接收處理子函數(shù)、SDO報(bào)文接收處理子函數(shù)、心跳報(bào)文接收處理子函數(shù)、SDO報(bào)文接收處理子函數(shù))，最后返回主程序。發(fā)送報(bào)文的過(guò)程是，把需要發(fā)送的變量放到對(duì)象字典里，再把它們映射封裝成相應(yīng)的對(duì)象，最后將報(bào)文發(fā)送到總線上。

　　主程序按照通信流程編寫(xiě)，模塊上電后先進(jìn)行通信初始化。其首先初始化CANopen協(xié)議中的通信相關(guān)參數(shù)、對(duì)象字典、節(jié)點(diǎn)號(hào)，再初始化CAN控制器的硬件，包括單片機(jī)的內(nèi)部寄存器、定時(shí)器、串行口、CAN控制器。通信初始化后自動(dòng)進(jìn)入節(jié)點(diǎn)初始化，并進(jìn)行一些特定用戶的初始化。完成后，發(fā)送一個(gè)啟動(dòng)報(bào)文自動(dòng)進(jìn)入預(yù)操作狀態(tài)。此時(shí)用戶的程序循環(huán)執(zhí)行著，在每個(gè)循環(huán)里，調(diào)用接收?qǐng)?bào)文1次。這個(gè)模塊用來(lái)檢查接收到的對(duì)象，并作相應(yīng)的處理。在NMT報(bào)文到來(lái)之前一直持續(xù)在預(yù)操作狀態(tài)。在這個(gè)狀態(tài)里，節(jié)點(diǎn)可以通過(guò)SD0被配置和設(shè)置參數(shù)，但是不允許發(fā)送PDO。在相應(yīng)的NMT報(bào)文到來(lái)后，即收到啟動(dòng)遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)命令后，進(jìn)入操作狀態(tài)，在這個(gè)狀態(tài)就可以進(jìn)行正常的通信了。在收到NMT報(bào)文，即停止遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)命令，節(jié)點(diǎn)進(jìn)入了停止?fàn)顟B(tài)，從而停止PDO和SDO通信。

　　3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

　　在軟件設(shè)計(jì)中編寫(xiě)了與上位機(jī)的通信模塊程序，可以將每個(gè)節(jié)點(diǎn)接收和發(fā)送報(bào)文的ID號(hào)、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到串口，便于上位機(jī)進(jìn)行觀測(cè)。

　　圖3為系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)的過(guò)程，溫度傳感節(jié)點(diǎn)發(fā)送報(bào)文過(guò)程為發(fā)送自啟動(dòng)報(bào)文后以周期為1 s發(fā)送心跳報(bào)文，以周期為100 ms發(fā)送PDO1報(bào)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(shí)，溫度調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)接收?qǐng)?bào)文過(guò)程為接收到NMT報(bào)文命令后進(jìn)入操作狀態(tài)，不斷接收PDOl報(bào)文。溫度調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)發(fā)送報(bào)文過(guò)程為發(fā)送自啟動(dòng)報(bào)文后以周期為1 s發(fā)送心跳報(bào)文，以事件觸發(fā)方式發(fā)送PDOO報(bào)文(發(fā)送數(shù)據(jù)為工作狀態(tài)長(zhǎng)度為1，當(dāng)接收到的溫度低于20°時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)為02表示加熱，當(dāng)接收到的溫度高于20°時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)為01表示降溫，當(dāng)接收的溫度為20°時(shí)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(lán)色。如在命令節(jié)點(diǎn)中發(fā)送SDO報(bào)文改變對(duì)象字典中的上限溫度和下限溫度，再觀察各節(jié)點(diǎn)變化。情況1，當(dāng)上限溫度低于20°(為15°)時(shí)，溫度調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)一直在降溫狀態(tài)，狀態(tài)顯示燈為紅色。情況2，當(dāng)下限溫度高于20°(為25°)時(shí)，溫度調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)一直在加熱狀態(tài)，狀態(tài)顯示燈為黃色，情況3，當(dāng)上限溫度高于20°(為25°)，下限溫度低于20°(為15°)時(shí)，溫度調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)一直在保持狀態(tài)，狀態(tài)顯示燈為藍(lán)色。命令節(jié)點(diǎn)在液晶顯示屏中顯示實(shí)時(shí)溫度，在狀態(tài)顯示燈中顯示實(shí)時(shí)狀態(tài)。

　　命令節(jié)點(diǎn)進(jìn)行NMT對(duì)象操作時(shí)再觀察各節(jié)點(diǎn)狀態(tài)：當(dāng)按下按鈕1時(shí)，節(jié)點(diǎn)進(jìn)入欲操作狀態(tài)；當(dāng)按下按鈕2時(shí)，節(jié)點(diǎn)重啟。

　　從以上兩個(gè)實(shí)驗(yàn)可以看出，整個(gè)系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中達(dá)到了滿意的控制效果，實(shí)現(xiàn)了基于CANopen協(xié)議的對(duì)象數(shù)據(jù)的交換，通信傳輸理想。

　　結(jié) 語(yǔ)

　　應(yīng)用PIC18單片機(jī)自行開(kāi)發(fā)的基于CANopen協(xié)議的節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)4種通信對(duì)象信息的通信處理，并通過(guò)測(cè)試驗(yàn)證了系統(tǒng)信息傳遞的可靠性、準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性，很好地滿足了基于CANopen協(xié)議的溫度測(cè)控系統(tǒng)的要求；對(duì)于CANopen在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用和普及，以及CAN網(wǎng)絡(luò)和驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品盡早和國(guó)際接軌，具有重要的意義。