CAN總線(xiàn)和基于CAN總線(xiàn)的高層協(xié)議
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DeviceNet 中,應用數據的分組是由集合對象的實(shí)例(instance)規定的。這個(gè)“集合”對象的實(shí)例定義了發(fā)送的應用對象數據格式。一個(gè)設備可能包含多于一個(gè) I/O集合而且其相應集合的選擇也是一個(gè)可配置的設備選項。
CANopen 規定了有關(guān)應用對象映射,應用對象通過(guò)一個(gè)叫“PDO映射記錄”的數據結構映射到PDO中。這個(gè)結構以對象標識符列表(對象目錄索引子索引)和數據長(cháng)度的形式規定了映射的應用對象數據。由于PDO映射可通過(guò)SDO(Service Data Object)訪(fǎng)問(wèn),所以PDO映射可通過(guò)配置工具配置。
2.3 建立過(guò)程數據信息連接
在CAN 網(wǎng)絡(luò )里,信息生產(chǎn)者發(fā)送信息以及信息消耗者接收信息,其各自標識符的分配建立了通訊路徑。通過(guò)已經(jīng)分配的信息標識符的預定義信息可以建立信息的連接,或通過(guò)信息的各種標識符分配來(lái)達到建立信息的連接目的。非預定義標識符分配的主要優(yōu)點(diǎn)是:建立任何類(lèi)型的通訊結構的可能性,根據應用需求的最大數量信息標示符的有效性以及面向控制而設計的信息標示符分配有效性。
在一預定義信息的系統中,信息的功能和信息的標示符已經(jīng)被定義DeviceNet和 CANopen使用1:n系統結構的預定義連接組方法。根據預定義組,一個(gè)已經(jīng)分配了從設備預定義查詢(xún)連接的DeviceNet主機,已經(jīng)知道關(guān)于發(fā)送查詢(xún)請求以及期待查詢(xún)響應信息的信息ID,因為它們來(lái)源于從機的MAC-ID。同樣的,在CANopen中除了其他的預定義信息之外, 默認的預定義連接組提供了2個(gè)預定義的接收和發(fā)送PDO, 默認PDO的用法和含義是由設備的類(lèi)型決定。
DeviceNet標識符分配方法是通過(guò)設備擁有的信息標示符庫決定的,這個(gè)標示符出自于信息發(fā)送設備的標示符庫。DeviceNet最大為64個(gè)設備發(fā)布有效的標識符。在連接過(guò)程中,一個(gè)產(chǎn)生模塊的信息從它的信息ID庫中,分配一個(gè)空閑的信息ID,并將此空閑的信息ID與它的源MAC ID(Source MAC ID)結合在一起,產(chǎn)生一個(gè)所謂的“連接ID”。而CANopen的變量標識符分配方案基于中央信息標識符庫,系統管理員通過(guò)SDO(Service Data Object)信道設置設備對象目錄中相應的PDO標識符實(shí)現信息連接的建立。
2.4 網(wǎng)絡(luò )管理
由于應用是分布的,所以必須處理某些事件,如應用部件的故障或節點(diǎn)的故障,如果同一應用還沒(méi)有被分配,則這些事件就不會(huì )出現。因此,對于一個(gè)正確的網(wǎng)絡(luò )管理,其主要任務(wù)是檢測和顯示網(wǎng)絡(luò )中的錯誤,并通過(guò)服務(wù)以一協(xié)調的方式控制分布節點(diǎn)的通訊。狀態(tài)取決于系統的解決方案,網(wǎng)絡(luò )的功能性可以通過(guò)顯式網(wǎng)絡(luò )管理設施提供,或通過(guò)其他方法提供。
CAN網(wǎng)絡(luò )的錯誤檢測包括位錯誤、填充錯誤、CRC錯誤、格式錯誤和應答錯誤,每當檢測到一個(gè)錯誤該節點(diǎn)的錯誤計數器就加1,當節點(diǎn)的錯誤計數器大于或等于256時(shí),節點(diǎn)進(jìn)入總線(xiàn)關(guān)閉狀態(tài)。
CANopen 網(wǎng)絡(luò )管理基于CAL NMT(Network ManagemenT)服務(wù)元素,這些元素應用了“節點(diǎn)保護”原則來(lái)檢測節點(diǎn)故障。為了這個(gè)目的,一個(gè)NMT主機通過(guò)一個(gè)遠程請求幀對網(wǎng)絡(luò )的每個(gè)節點(diǎn) NMT從機循環(huán)發(fā)送一個(gè)保護請求。被訪(fǎng)問(wèn)的從機用它的實(shí)際通訊狀態(tài)響應每個(gè)請求。如果NMT主機檢測到節點(diǎn)狀態(tài)改變或被訪(fǎng)問(wèn)的節點(diǎn)沒(méi)有響應,就會(huì )有一個(gè)保護錯誤告示NMT主機應用。當節點(diǎn)連接到網(wǎng)絡(luò )上后,節點(diǎn)保護就啟動(dòng)。每一個(gè)節點(diǎn)也監督到達節點(diǎn)的保護請求信息。節點(diǎn)的“生存時(shí)間”過(guò)期后如果沒(méi)有進(jìn)一步的保護請求信息,則此節點(diǎn)的應用被告之有網(wǎng)絡(luò )錯誤。
根據面向連接的設計,DeviceNet中的每個(gè)連接都受到監控。因此,根據配置的期望信息包速率(expected packet rate),每個(gè)接收的連接端點(diǎn)都有靜止看門(mén)狗定時(shí)器(Inactivity/Watchdog-Timer),用于監控到達節點(diǎn)的信息。如果定時(shí)器溢出,連接就會(huì )執行專(zhuān)有的超時(shí)行動(dòng)。在接收到創(chuàng )建服務(wù)(Create Service)顯式信息后,可以通過(guò)使用專(zhuān)有的顯式信息服務(wù)的順序來(lái)配置連接,并且,要在整個(gè)連接完成了配置以后才允許連接。在訪(fǎng)問(wèn)每個(gè) DeviceNet節點(diǎn)之前,每個(gè)節點(diǎn)必須重復執行MAC ID檢查,使用這個(gè)特殊的協(xié)議順序,可以確保設備MAC ID的唯一性。所有的DeviceNet模塊都要求參與這個(gè)MAC ID的檢測算法。
2.5 設備建模和設備子協(xié)議
除了標準的通訊外, 還要求相似設備在開(kāi)放式自動(dòng)化系統中應具有額外的互用性和可交換性。CAN協(xié)議各個(gè)廠(chǎng)商間的設備功能可交換性較差DeviceNet和CANopen在這方面改進(jìn)了很多。DeviceNet和CANopen以設備模型的形式描述網(wǎng)絡(luò )上所看見(jiàn)的設備的功能性。為了提高相似設備的可交換性,DeviceNet 和CANopen規定了工業(yè)自動(dòng)化中主要設備類(lèi)型的設備子協(xié)議,以確保不同廠(chǎng)家器件的相同基本標準行為。除了設備的功能性描述外,設備模型還提供關(guān)于設備的身份特點(diǎn)、版本號、狀態(tài)診斷信息、通訊設施和配置參數的描述。
DeviceNet的節點(diǎn)模型包括了幾個(gè)對象,其中一些是由DeviceNet要求的,其他則是由產(chǎn)品的應用功能要求的。對象提供有關(guān)于設備中特殊部件的描繪和相關(guān)的數據屬性以及數據的過(guò)程服務(wù)的描繪。DeviceNet中的對象訪(fǎng)問(wèn)是基于一個(gè)具有等級劃分的訪(fǎng)問(wèn)方案,對象訪(fǎng)問(wèn)包括媒體訪(fǎng)問(wèn)控制標識符、類(lèi)型標識符、實(shí)例標示符以及屬性標識符。媒體訪(fǎng)問(wèn)控制標識符用以將一個(gè)節點(diǎn)從同一網(wǎng)絡(luò )中的所有其他節點(diǎn)中區分開(kāi)來(lái),類(lèi)型標識符用以識別對象類(lèi)型,實(shí)例標示符用以在相同類(lèi)型的所有實(shí)例中識別一個(gè)實(shí)例,屬性標示符用以識別一個(gè)類(lèi)型或實(shí)例里的屬性。
DeviceNet的設備子協(xié)議(Device Profile) 包含三方面的信息:設備類(lèi)型的對象模型、設備類(lèi)型的I/O數據格式以及配置數據和數據的公共接口。一個(gè)設備可能包含高達32個(gè)嵌入對象,而且這些對象都是總線(xiàn)可尋址的實(shí)體。根據嵌入對象的級別可以確定屬性、行為和事件。
CANopen通過(guò)對象目錄描述對象設備的功能性。目錄項是由一個(gè)16位索引和一個(gè)8位子索引號碼識別,數據和參數的功能被規定其中。除了用于定義數據類(lèi)型的區段外,還有3個(gè)主要的區段,分別是:通訊子協(xié)議區段、標準化的設備子協(xié)議區段和廠(chǎng)商細節區段。通訊子協(xié)議區段信息對于任何CANopen設備類(lèi)型都是一致的,并包含與信息、參數和功能相關(guān)的設備。這些信息參數和功能又與設備的鑒別、錯誤管理、包括將應用對象映射到過(guò)程數據對象的設備通訊信道的定義有關(guān)。CANopen設備子協(xié)議區段為特殊類(lèi)別的基本標準設備的功能性提供了一個(gè)接口,其中有些條目是強制的,有些是可選的。強制的、共有的條目要確保設備在一個(gè)定義的基本方式中運轉。主要工業(yè)設備不同的設備子協(xié)議用以提高設備的可交換性。廠(chǎng)商特殊的或不標準的設備的功能性可以通過(guò)廠(chǎng)商特殊子協(xié)議區段進(jìn)行提供。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/156338.htm
3 結束語(yǔ)
文章通過(guò)對CAN、DeviceNet、CANopen在五方面的比較,使CAN總線(xiàn)用戶(hù)更深入的了解這幾種總線(xiàn)。這幾種協(xié)議最明顯的不同是信息標識符的使用。DeviceNet基于面向連接的觀(guān)點(diǎn),CANopen基于面向信息的觀(guān)點(diǎn)。DeviceNet、CANopen協(xié)議和 CAN協(xié)議構成了一個(gè)完整的協(xié)議體系CAN總線(xiàn)因其具備其獨特的設計思想、優(yōu)良的性能和高可靠性在汽車(chē)、醫學(xué)、機器人等領(lǐng)域有著(zhù)很好的應用,而CAN的高層協(xié)議DeviceNet、CANopen滿(mǎn)足了不同產(chǎn)品的兼容和互操作性,使得CAN總線(xiàn)的功能更加的豐富和適應更加復雜的應用,進(jìn)一步推進(jìn)了CAN總線(xiàn)在工業(yè)領(lǐng)域的推廣和應用。
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