CANOpen網(wǎng)絡(luò)管理與特殊協(xié)議解刨
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圖1 CAN的突發(fā)優(yōu)勢(shì)和多節(jié)點(diǎn)擁堵
CANopen的創(chuàng)始人是非常了解CAN總線這個(gè)特征，所以在設(shè)計(jì)CANopen時(shí)，對(duì)其定義為小網(wǎng)絡(luò)、控制信號(hào)的實(shí)時(shí)通訊：
報(bào)文傳輸采用CAN標(biāo)準(zhǔn)幀格式。即11bit的ID域，以盡量減小傳輸時(shí)間；
網(wǎng)絡(luò)控制報(bào)文均采用數(shù)據(jù)最小字節(jié)數(shù)。比如心跳報(bào)文，只有1個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)；
實(shí)時(shí)更新的過程數(shù)據(jù)無需接收方報(bào)文應(yīng)答。即采用生產(chǎn)消費(fèi)模型，降低總線負(fù)載；
需要接收方確認(rèn)的配置參數(shù)一般都是采用快速單字傳輸。即1個(gè)報(bào)文最多傳送1個(gè)32字節(jié)的參數(shù)變量，避免了分幀引起的實(shí)時(shí)性降低。
以上這些定義都是為了節(jié)約時(shí)間開銷，最大限度保證實(shí)時(shí)性。同時(shí)為了減小簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)的組態(tài)工作量，CANopen定義了強(qiáng)制性的缺省標(biāo)識(shí)符（CAN幀ID）分配表，以減少使用者與維護(hù)者的學(xué)習(xí)時(shí)間，快速上手。
網(wǎng)絡(luò)管理（NMT）與特殊協(xié)議（Special protocols）報(bào)文ID分類
雖然CANopen的通訊發(fā)揮了CAN的特色，所有節(jié)點(diǎn)通信地位平等，運(yùn)行時(shí)允許自行發(fā)送報(bào)文，但CANopen網(wǎng)絡(luò)為了穩(wěn)定可靠可控，都需要設(shè)置一個(gè)網(wǎng)絡(luò)管理主機(jī)NMT-Master（Network Management-Master），就像一個(gè)交響樂團(tuán)的指揮家，所有節(jié)點(diǎn)的啟動(dòng)、停止都是有他進(jìn)行指揮，如圖2所示。
圖2 NMT-Master就像交響樂指揮家
NMT主機(jī)一般是CANopen網(wǎng)絡(luò)中具備監(jiān)控的PLC或者PC（當(dāng)然也可以是一般的功能節(jié)點(diǎn)），所以也成為CANopen主站。相對(duì)應(yīng)的其他CANopen節(jié)點(diǎn)就是NMT從機(jī)(NMT-slaves)。
NMT主機(jī)和NMT從機(jī)之間通訊的報(bào)文就稱為NMT網(wǎng)絡(luò)管理報(bào)文。管理報(bào)文負(fù)責(zé)層管理、網(wǎng)絡(luò)管理和ID分配服務(wù)。例如，初始化、配置和網(wǎng)絡(luò)管理（其中包括節(jié)點(diǎn)保護(hù)）。網(wǎng)絡(luò)管理中，同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中只允許有一個(gè)主節(jié)點(diǎn)、一個(gè)或多個(gè)從節(jié)點(diǎn)，并遵循主從模式。
另外，為了協(xié)調(diào)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的同步、心跳、時(shí)間、錯(cuò)誤提示等通訊控制，CANopen還定義了一系列特殊協(xié)議（Special protocols）報(bào)文。如表 1所示，為CANopen預(yù)定義報(bào)文（Pre-defined CAN-IDs）的NMT報(bào)文和特殊協(xié)議報(bào)文。
表1 NMT與特殊協(xié)議的CAN-ID定義
Object對(duì)象 | Specification規(guī)范 | CAN-ID |
NMT網(wǎng)絡(luò)管理命令 | CiA301 | 000h |
Global failsafe command全局故障安全命令 | CiA304 | 001h |
Flying master動(dòng)態(tài)主站 | CiA302-2 | 071h to 076h |
Indicate active interface標(biāo)示活動(dòng)接口 | CiA302-6 | 07Fh |
Sync同步報(bào)文 | CiA301 | 080h |
Emergency緊急報(bào)文 | CiA301 | 081h to 0FFh（080h +node-ID） |
Time stamp時(shí)間戳報(bào)文 | CiA301 | 100h |
Safety-relevant data objects安全相關(guān)數(shù)據(jù)對(duì)象 | CiA301 | 101h to 180h |
CAN-ID就是這類報(bào)文的COB-ID，其中讀者必須需要記住的是綠色底紋的這些常用的CAN-ID含義，在研發(fā)和應(yīng)用CANopen中，這三類是最為常用的NMT與特殊協(xié)議報(bào)文。
USBCAN-E-P與PCI-5010-P主站卡可為PC機(jī)拓展出CANOpen通訊接口，實(shí)現(xiàn)CANOpen協(xié)議的數(shù)據(jù)通信。作為CANOpen網(wǎng)絡(luò)的管理者，實(shí)現(xiàn)全部的CANOpen網(wǎng)絡(luò)管理（NMT）功能。
CANopen主站卡系列
評(píng)論