基于PIC18F258單片機(jī)的ANopen協(xié)議監(jiān)控面板設(shè)計(jì)

　　本文將虛擬儀器技術(shù)應(yīng)用于CANopen協(xié)議開發(fā)，有利于實(shí)現(xiàn)分布式工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集，改善現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的運(yùn)行效率，提高實(shí)時(shí)性和信息處理能力。

　　1 CANopen協(xié)議概述

　　CANopen協(xié)議是由CiA協(xié)會(huì)針對(duì)CAN協(xié)議的不完整性而定義出來的一個(gè)更高層次的協(xié)議——應(yīng)用層協(xié)議。不同CANopen設(shè)備間的通信都是通過交換通信對(duì)象完成的。

　　1．1 通信對(duì)象

　　通過CAN網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)腃ANopen通信對(duì)象可以通過服務(wù)和協(xié)議來描述。分類為：實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通過過程數(shù)據(jù)對(duì)象（PDO）協(xié)議傳輸；服務(wù)數(shù)據(jù)對(duì)象（SDO）協(xié)議用來對(duì)對(duì)象字典進(jìn)行讀寫操作；特殊功能對(duì)象協(xié)議提供了特定應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)同步，時(shí)間戳和緊急報(bào)文傳輸；網(wǎng)絡(luò)管理（NMT）協(xié)議提供了網(wǎng)絡(luò)初始化，錯(cuò)誤控制和設(shè)備狀態(tài)控制服務(wù)；層設(shè)置服務(wù)（LSS）協(xié)議用來配置CAN總線通信參數(shù)和設(shè)備參數(shù)。

　　1．2 CANopen預(yù)定義連接集

　　為了減少簡(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-ID）分配表。這些標(biāo)識(shí)符在預(yù)操作狀態(tài)下可用，通過動(dòng)態(tài)分配還可修改他們。CANopen設(shè)備必須向它所支持的通信對(duì)象提供相應(yīng)的標(biāo)識(shí)符。缺省ID分配表是基于11位的CAN-ID，包含一個(gè)4位的功能碼（Function Code）部分和一個(gè)7位的節(jié)點(diǎn)ID（Node-ID）部分。

　　Node-ID由系統(tǒng)集成商定義，范圍是1～127（0不允許使用）。預(yù)定義的連接集定義了4個(gè)接收PDO（Receive-PDO），4個(gè)發(fā)送PDO（Transmit-PDO），1個(gè)SDO（占用2個(gè)CAN-ID），1個(gè)緊急對(duì)象和1個(gè)節(jié)點(diǎn)錯(cuò)誤控制ID。也支持不需確認(rèn)的NMT-Module-Control服務(wù)，SYNC和Time Stamp對(duì)象的廣播。標(biāo)識(shí)符的默認(rèn)值如表1，表2所示。

　　2 CANopen監(jiān)控面板工控現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用框架

　　采用虛擬儀器軟件LabVIEW進(jìn)行CANopen協(xié)議監(jiān)控面板的開發(fā)，完成CANopen數(shù)據(jù)的接收與發(fā)送，實(shí)現(xiàn)分布式工控現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)。LabVIEW是NI公司開發(fā)的虛擬儀器應(yīng)用程序編程環(huán)境，是一種圖形化編程語言，特別適合開發(fā)測(cè)控應(yīng)用軟件，其具有所有通用編程環(huán)境的標(biāo)準(zhǔn)，如數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)和事件處理。其內(nèi)置各種專業(yè)工具軟件包可滿足工程應(yīng)用開發(fā)。應(yīng)用示意見圖1，通過RS 232-CAN協(xié)議轉(zhuǎn)換器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)總線上各節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，完成控制任務(wù)。