基于CANopen協(xié)議的從站設(shè)備快速響應(yīng)方法

CANopen協(xié)議作為CAN總線(xiàn)的應(yīng)用層協(xié)議，擁有復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)管理、實(shí)時(shí)過(guò)程數(shù)據(jù)對(duì)象、服務(wù)數(shù)據(jù)對(duì)象、預(yù)定義連接和特殊功能對(duì)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(gòu)、在線(xiàn)配置、以及EDS文件規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備規(guī)范等一系列的協(xié)議規(guī)范。因此開(kāi)發(fā)基于CANopen協(xié)議的設(shè)備有著非常高的難度以及較長(zhǎng)的開(kāi)發(fā)周期。

　　為了解決CANopen產(chǎn)品開(kāi)發(fā)難的問(wèn)題，廣州致遠(yuǎn)電子有限公司開(kāi)發(fā)的一款嵌入式CANopen從站協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊XGate-COP10，轉(zhuǎn)換為UART接口，支持CANopen標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議DS301、DS302、DS303、DS305。XGate-COP10為CANopen從站協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊，其內(nèi)部已經(jīng)集成了CANopen從站協(xié)議棧代碼，不需要二次開(kāi)發(fā)，可快速方便的使現(xiàn)有設(shè)備具有CANopen通信能力。該模塊具有如下所示的功能特點(diǎn)：

• 網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)對(duì)象(NMT：Boot up， Node Guarding /Life guarding，Heartbeat Producer);
• 過(guò)程數(shù)據(jù)對(duì)象(TPDO與RPDO);
• 服務(wù)數(shù)據(jù)對(duì)象(SDO服務(wù)器);
• 緊急報(bào)文對(duì)象(Emergency );
• 同步報(bào)文對(duì)象(Sync);
• 網(wǎng)絡(luò)配置對(duì)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(xiàn)支持5k～1Mbit/s的波特率;
• 體積小，18mm×31mm(DIP24封裝)。

  　　硬件設(shè)計(jì)

  　　圖1 所示為XGate-COP10在用戶(hù)系統(tǒng)中的典型應(yīng)用，其中用戶(hù)CPU通過(guò)UART(TTL電平)與XGate-COP10進(jìn)行通信，通過(guò)UART用戶(hù)可以方便的讀取或?qū)懭隭Gate-COP10的輸入輸出數(shù)據(jù)區(qū)，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用數(shù)據(jù)與CANopen主站設(shè)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(shí)現(xiàn)了整個(gè)系統(tǒng)與CAN總線(xiàn)的電氣隔離。

  　　軟件設(shè)計(jì)

  　　XGate-COP10的軟件設(shè)計(jì)，重點(diǎn)在于用戶(hù)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(duì)串口數(shù)據(jù)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的協(xié)議封裝，實(shí)現(xiàn)了對(duì)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(hù)需要對(duì)XGate-COP10模塊進(jìn)行相應(yīng)的初始化操作，例如寫(xiě)入用戶(hù)設(shè)備信息(必需)、節(jié)點(diǎn)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(shí)，與XGate-COP10進(jìn)行的數(shù)據(jù)交換才有效。為了方便用戶(hù)快速的使用XGate-COP10，致遠(yuǎn)電子提供了UART通信協(xié)議源代碼，用戶(hù)可直接在常用的單片機(jī)上使用，也可以稍作修改在特殊的單片機(jī)上使用。