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CANopen協(xié)議在現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

作者: 時間:2009-03-31 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

1 引 言

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/158137.htm

基于技術(shù)研究是自動控制領(lǐng)域發(fā)展的一個熱點。在各種各樣的工業(yè)中, CAN 以其成本低、速度快、實時性和可靠性較高等特點被快速于汽車電子、醫(yī)療、軍事等領(lǐng)域。但是, CAN 總線只定義了物理層和數(shù)據(jù)鏈路層,本身并不完整,針對這一問題, CiA(CAN in Automation) 協(xié)會經(jīng)過不斷的發(fā)展于 1995 年發(fā)布了完整的 ,它不僅定義了層和通訊子,也為可編程系統(tǒng)、不同器件、接口、定義了幀狀態(tài),為基于總線的全數(shù)字分布式控制系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用和系統(tǒng)的一體化管理提供了解決之道。

本文以改善現(xiàn)場總線通訊系統(tǒng)的運行效率,提高實時性和信息處理能力為前提,針對并條機自調(diào)勻整控制系統(tǒng)中各功能模塊的作用,淺析 CAN 總線高層通訊協(xié)議 ,實現(xiàn)各功能模塊間的數(shù)據(jù)通信。通過實驗測試,證明系統(tǒng)工作穩(wěn)定、可靠,保證了全數(shù)字分布式系統(tǒng)工作的快速性、準確性和實時性。

2 協(xié)議概述

2.1 設(shè)備模型

CANopen 協(xié)議是由 CiA 協(xié)會針對 CAN 協(xié)議的不完整性而定義出來的一個更高層次的協(xié)議――應(yīng)用層協(xié)議。一個 CANopen 設(shè)備模塊可以被分為 3 部分,如圖 1 所示。通信接口和協(xié)議軟件提供在總線上收發(fā)通信對象的服務(wù)。不同 CANopen 設(shè)備間的通信都是通過交換通信對象完成的。這一部分直接面向 CAN 控制器進行操作。描述了設(shè)備使用的所有的數(shù)據(jù)類型,通信對象和應(yīng)用對象。位于通信程序和應(yīng)用程序之間,向應(yīng)用程序提供接口,應(yīng)用程序?qū)?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/對象字典">對象字典進行操作就可以實現(xiàn) CANopen 通信。應(yīng)用程序包括功能部分和通信部分,通信部分通過對對象字典進行操作實現(xiàn) CANopen 通信,而功能部分則根據(jù)應(yīng)用要求實現(xiàn)。

2.2 對象字典

對象字典 (Object Dictionary , OD) 是一個有序的對象組,每個對象采用一個 16 位的索引值來尋址,為了允許訪問數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的單個元素,同時定義了一個 8 位的子索引,對象字典的結(jié)構(gòu)參照表 1 ,對象字典的描述參照表 2 。

在 CANopen 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中每個節(jié)點都有一個惟一的對象字典,每個節(jié)點的對象字典都具有相同的結(jié)構(gòu),但具體的內(nèi)容要根據(jù)不同的設(shè)備而定,包含了描述這個設(shè)備和它的網(wǎng)絡(luò)行為的所有參數(shù)。
2.3 通訊對象
通過 CAN 網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)?CANopen 通訊對象可以通過服務(wù)和協(xié)議來描述。分類如下:
(1) 實時數(shù)據(jù)通過過程數(shù)據(jù)對象 (PDO) 協(xié)議傳輸。
用 8 個字節(jié)的數(shù)據(jù)字段把過程數(shù)據(jù)對象 PDO 映象到一個單一的 CAN 幀從而傳輸應(yīng)用對象。每個 PDO 有一個惟一的標識符且僅可以通過一個節(jié)點發(fā)送,但其接收者不止一個。每個 PDO 在對象字典中用 2 個對象描述: PDO 通訊參數(shù),規(guī)定了 PDO 的通訊行為,包含哪個 COB ID 將被 PDO 使用,傳輸類型,禁止時間和定時器周期; PDO 映射參數(shù),規(guī)定了哪個對象被映射到一個 PDO 里,生產(chǎn)者和消費者必須知道這個映射,以解釋 PDO 內(nèi)容。
(2) 服務(wù)數(shù)據(jù)對象 (SDO) 協(xié)議用來對對象字典進行讀寫操作。
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