基于CANopen協(xié)議的從站設備快速響應方法

CANopen協(xié)議作為CAN總線(xiàn)的應用層協(xié)議，擁有復雜的網(wǎng)絡(luò )管理、實(shí)時(shí)過(guò)程數據對象、服務(wù)數據對象、預定義連接和特殊功能對象等基本功能，另外CANopen協(xié)議還定義了指示燈規范、通信安全架構、在線(xiàn)配置、以及EDS文件規范、標準設備規范等一系列的協(xié)議規范。因此開(kāi)發(fā)基于CANopen協(xié)議的設備有著(zhù)非常高的難度以及較長(cháng)的開(kāi)發(fā)周期。

　　為了解決CANopen產(chǎn)品開(kāi)發(fā)難的問(wèn)題，廣州致遠電子有限公司開(kāi)發(fā)的一款嵌入式CANopen從站協(xié)議轉換模塊XGate-COP10，轉換為UART接口，支持CANopen標準協(xié)議DS301、DS302、DS303、DS305。XGate-COP10為CANopen從站協(xié)議轉換模塊，其內部已經(jīng)集成了CANopen從站協(xié)議棧代碼，不需要二次開(kāi)發(fā)，可快速方便的使現有設備具有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)對象(NMT：Boot up， Node Guarding /Life guarding，Heartbeat Producer);
• 過(guò)程數據對象(TPDO與RPDO);
• 服務(wù)數據對象(SDO服務(wù)器);
• 緊急報文對象(Emergency );
• 同步報文對象(Sync);
• 網(wǎng)絡(luò )配置對象(LSS從站);
• 串口通信能力(UART);
• 96字節的輸入輸出數據緩沖(I/O);
• CAN總線(xiàn)支持5k～1Mbit/s的波特率;
• 體積小，18mm×31mm(DIP24封裝)。

  　　硬件設計

  　　圖1 所示為XGate-COP10在用戶(hù)系統中的典型應用，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)可以方便的讀取或寫(xiě)入XGate-COP10的輸入輸出數據區，實(shí)現應用數據與CANopen主站設備的交換。

  

  　　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通信的穩定可靠，也實(shí)現了整個(gè)系統與CAN總線(xiàn)的電氣隔離。

  　　軟件設計

  　　XGate-COP10的軟件設計，重點(diǎn)在于用戶(hù)CPU與XGate-COP10的UART通信的建立(即完成XGate-COP10所規定的串口通信協(xié)議)，在XGate-COP10中，對串口數據進(jìn)行了簡(jiǎn)單的協(xié)議封裝，實(shí)現了對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XGate-COP10模塊進(jìn)行相應的初始化操作，例如寫(xiě)入用戶(hù)設備信息(必需)、節點(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)行的數據交換才有效。為了方便用戶(hù)快速的使用XGate-COP10，致遠電子提供了UART通信協(xié)議源代碼，用戶(hù)可直接在常用的單片機上使用，也可以稍作修改在特殊的單片機上使用。