基于DSP的CANopen通訊協(xié)議的實(shí)現

1 引言

CANopen是一個(gè)開(kāi)放的、標準化的應用層協(xié)議，在各種控制系統中得到了廣泛的應用。依靠CANopen協(xié)議的支持，可以對不同CAN廠(chǎng)商的設備通過(guò)總線(xiàn)進(jìn)行實(shí)時(shí)通訊。

本文針對自主研發(fā)的全數字電機伺服驅動(dòng)系統，使用CANopen通訊協(xié)議實(shí)現了CAN總線(xiàn)數字信號處理器（DSP）系統與上位機CAN卡之間的通訊，并通過(guò)測試實(shí)驗驗證了信息傳遞的可靠性，保證了全數字網(wǎng)絡(luò )化伺服驅動(dòng)系統中對電機控制的快速性、準確性和實(shí)時(shí)性。

2 通訊系統實(shí)現的基本原理

2.1 LF240x系列DSP的CAN控制器模塊

LF240x系列DSP的CAN控制器模塊，是一個(gè)完全的CAN控制器。具有以下特性[6]：

（1）完全支持CAN2.0B協(xié)議；

（2）對象有6個(gè)郵箱，用于接收和發(fā)送信息，其數據長(cháng)度為0～8個(gè)字節；

（3）可編程的中斷配置，位定時(shí)器及CAN總線(xiàn)喚醒功能；

（4）當發(fā)送出現錯誤或仲裁丟失數據時(shí)，CAN控制器有自動(dòng)重發(fā)功能；

（5）總線(xiàn)錯誤自診斷功能；

（6）支持自測試模式。

2.2 CANopen協(xié)議

CANopen協(xié)議以CAN芯片為硬件基礎，有效利用CAN芯片所提供的簡(jiǎn)單通信功能區實(shí)現工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò )的復雜應用層協(xié)議要求。應用中應該注意以下幾個(gè)方面的內容：

2.2.1 對象字典OD（Object Dictionary）

OD是CANopen協(xié)議的核心概念[1]，它是一個(gè)有序的對象組，每個(gè)對象用一個(gè)16位的索引值和一個(gè)8位的子索引尋址。CANopen網(wǎng)絡(luò )中的每個(gè)節點(diǎn)都有一個(gè)OD，包含了描述這個(gè)設備和它的網(wǎng)絡(luò )行為的所有參數。

2.2.2 CANopen 標識符

CANopen定義了強制性的缺省標識符（COB-ID）分配表。它是基于11位的CAN-ID，包括4位功能段（Function Code）和7位地址段（Node-ID），如圖1所示。文獻[1]中給出了CANopen預定義主/從連接集CAN標識符分配情況。



2.2.3 CANopen通訊機制

CANopen通訊模型定義了四種報文（通訊對象）[1]：

1） 管理報文NMT(Network Management)

用于網(wǎng)絡(luò )中主節點(diǎn)對從節點(diǎn)監控和管理。此消息不需要應答。NMT消息格式如表1所示。



2）服務(wù)數據對象SDO(Service Data Object)

SDO通過(guò)使用索引和子索引來(lái)訪(fǎng)問(wèn)一個(gè)設備的OD。協(xié)議屬于確認服務(wù)類(lèi)型。根據傳送數據的長(cháng)度不同，有兩種傳送機制：加速傳送（最多4字節）和分段傳送（大于4字節）。發(fā)送和應答報文總是包含8字節信息，基本結構如表2所示：


3） 過(guò)程數據對象PDO(Process Data Object)

用于傳輸正常網(wǎng)絡(luò )操作中的實(shí)時(shí)數據。每個(gè)PDO在OD中用2個(gè)對象描述：PDO通訊參數和PDO映射參數。在此舉例說(shuō)明PDO的使用方法。假設第二個(gè)發(fā)送PDO映射如表3所示，如果這個(gè)報文被發(fā)送，則由3字節組成，報文結構如表4所示。