can總線的淺析canopen協(xié)議-文庫(kù)吧在線文庫(kù)
【正文】 置和獲得節(jié)點(diǎn)的配置參數(shù)。 在CAN應(yīng)用蓬勃發(fā)展的時(shí)候，我們也應(yīng)當(dāng)清醒地看到，盡管CAN協(xié)議在歐美已經(jīng)發(fā)展了20年，應(yīng)用層協(xié)議的發(fā)展也差不多有10年時(shí)間，還不能在應(yīng)用層的水平上進(jìn)一步深入，這不能不說(shuō)是很遺憾的事情。同步對(duì)象由同步制造者向網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行周期性廣播，該對(duì)象將提供基本的網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘。網(wǎng)絡(luò)管理對(duì)象(NMT) 第三類通信對(duì)象是網(wǎng)絡(luò)管理對(duì)象，包括節(jié)點(diǎn)警戒對(duì)象以及NMT對(duì)象。每個(gè)PDO有一個(gè)獨(dú)立的標(biāo)識(shí)符并且可能只被一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送，但它可以被多于一個(gè)節(jié)點(diǎn)接收，這種模式被稱之為生產(chǎn)者/消費(fèi)者通信模式。是一個(gè)CANopen設(shè)備的核心部分。 采用CANopen協(xié)議 實(shí)現(xiàn)通信 CANopen協(xié)議中包含了標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用層規(guī)范和通信規(guī)范，其通信模型如圖1所示。CAL 可以被看作一個(gè)應(yīng)用CAN 方案的必要理論步驟，但在這一領(lǐng)域它不會(huì)被推廣。 圖1 CANopen協(xié)議通信模型圖2 CAN在硬件成本上很具優(yōu)勢(shì) 除了性能外，和其它現(xiàn)場(chǎng)總線相比，CAN總線在硬件成本上也有很大優(yōu)勢(shì)。文章最后部分介紹了國(guó)際上一些較先進(jìn)的CAN產(chǎn)品和開(kāi)發(fā)方法。其中，盡管RS485串行總線協(xié)議的性能不高，但由于其在硬件成本以及開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)便性上的巨大優(yōu)勢(shì)，目前仍然是國(guó)內(nèi)廣泛的總線應(yīng)用。CAN在開(kāi)發(fā)成本上的優(yōu)勢(shì)也很明顯 目前，從廣泛應(yīng)用的8位/16位單片機(jī)，到DSP和32位的PowerPC、ARM等嵌入式處理器，均在芯片內(nèi)部含有CAN總線硬件接口單元。 如何將CAN協(xié)議的應(yīng)用推向更深的層次，同時(shí)滿足產(chǎn)品的兼容和互操作性？國(guó)際上通行的辦法是發(fā)展基于CAN的高層應(yīng)用協(xié)議，只用在應(yīng)用層上，不同公司的產(chǎn)品才可能實(shí)現(xiàn)互操作，好的應(yīng)用層協(xié)議更可以為用戶帶來(lái)系統(tǒng)性能的飛躍。在CANopen規(guī)范基本完成之后，Bosch將其移交給CIA組織，由其進(jìn)行維護(hù)與發(fā)展。 CANopen設(shè)備模型 一個(gè)CANopen設(shè)備模塊可以被分為3部分，如圖2所示。 應(yīng)用程序由用戶編寫，包括功能部分和通信部分。服務(wù)數(shù)據(jù)對(duì)象(SDO) 第二類通信對(duì)象為服務(wù)數(shù)據(jù)對(duì)象，該對(duì)象可以傳輸大于8個(gè)字節(jié)的配置信息。發(fā)送周期(警戒時(shí)間)的長(zhǎng)度在對(duì)象字典中規(guī)定并且可以通過(guò)SDO進(jìn)行配置。 要理解CANopen規(guī)范，核心是要理解CANopen的設(shè)備模型和各類型的通信對(duì)象。一、CANopen協(xié)議中SYNC功能和使用 SYNC是CANopen管理各節(jié)點(diǎn)同步數(shù)據(jù)收發(fā)的一種方法，相當(dāng)于網(wǎng)絡(luò)節(jié)拍，基于同步的PDO按照這個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)拍來(lái)執(zhí)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的收發(fā)。SDO請(qǐng)求和應(yīng)答報(bào)文都是8個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，其中包括對(duì)象字典的索引、子索引、SDO命令和數(shù)據(jù)。一次SDO訪問(wèn)是這樣完成的。我們知道每建立一個(gè)線程都會(huì)生成一個(gè)描述線程屬性的參數(shù)表和一些私有數(shù)據(jù)，類似的，SDO線程的建立也會(huì)初始化一個(gè)對(duì)應(yīng)的參數(shù)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體——SDO線程參數(shù)表，以之來(lái)描述這個(gè)SDO鏈接的屬性并提供私有通訊數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。因?yàn)镺D的內(nèi)容比較雜，讀寫屬性上，有只讀數(shù)據(jù)、只寫數(shù)據(jù)、可讀寫數(shù)據(jù)；保存要求上有非易失和掉電丟失兩種類型；數(shù)據(jù)類型上有字符型、整型、長(zhǎng)整型等等；存儲(chǔ)格式上有8位、16位、32位等。自節(jié)點(diǎn)出廠就無(wú)需更改，例如，節(jié)點(diǎn)硬件序列號(hào)、軟硬件版本等。實(shí)際上確實(shí)該如此安排，但是所有問(wèn)題的解決了？NO，NO，NO！OD中的數(shù)據(jù)對(duì)象是怎么安排進(jìn)存儲(chǔ)器的？系統(tǒng)啟動(dòng)怎么初始化？怎么去訪問(wèn)？下面提供一種方案：出廠設(shè)置隨程序一起寫入FLASH，然后系統(tǒng)重器開(kāi)始運(yùn)行，在軟件初始化過(guò)程中，程序?qū)⒊鰪S默認(rèn)的整個(gè)OD對(duì)象從FLASH 載入到RAM中去，不論是OD的那種分類的數(shù)據(jù)；之后如果判斷是第一次運(yùn)行，將用RAM中屬于的統(tǒng)配置參數(shù)的那一類數(shù)據(jù)去初始化EEPROM，否則用EEPROM中的系統(tǒng)配置參數(shù)去重新覆蓋對(duì)應(yīng)的RAM映像。屬于主從式服務(wù)，類似于NMT的方式，占用2021(for master)和2020(for slave)兩個(gè)標(biāo)識(shí)符。不是很困難吧。在應(yīng)用新參數(shù)后，節(jié)點(diǎn)在第二個(gè)’switch_delay’毫秒定時(shí)到之前不發(fā)送任何報(bào)文。其優(yōu)先級(jí)只比心跳(Heartbeat)高。2. SYNC是不帶數(shù)據(jù)的，以使報(bào)文盡可能短，目的是為了加快其傳輸，減少網(wǎng)絡(luò)占用。CANopen協(xié)議中SYNC功能和使用SYNC是CANopen管理各節(jié)點(diǎn)同步數(shù)據(jù)收發(fā)的一種方法，相當(dāng)于網(wǎng)絡(luò)節(jié)拍，基于同步的PDO按照這個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)拍來(lái)執(zhí)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的收發(fā)。在第一次經(jīng)過(guò)switch_delay指定的時(shí)間長(zhǎng)度后，每個(gè)節(jié)點(diǎn)必須在第二個(gè)switch_delay期間完成到新波特率的切換。將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)波特率切換為新設(shè)置。一般要求LSS Master節(jié)點(diǎn)要預(yù)先知道網(wǎng)絡(luò)上的各節(jié)點(diǎn)的LSS地址。明顯的優(yōu)點(diǎn)也意味著明顯的缺點(diǎn)，就是占用較多RAM空間，只讀數(shù)據(jù)和非易失性數(shù)據(jù)都要映射到RAM中，浪費(fèi)了一部分RAM，這將使得本來(lái)就緊張的RAM資源更加緊張，好在一般節(jié)點(diǎn)上的OD內(nèi)容一般不多，而且現(xiàn)在RAM非常便宜。3． 系統(tǒng)配置參數(shù)。2． 可讀寫而又掉電保存的數(shù)據(jù)不能放在RAM里。首先SDO發(fā)起節(jié)點(diǎn)(SDO client)收集足夠的信息，建立一個(gè)SDO線程，說(shuō)白了就是初始化SDO線程參數(shù)表，將收集的信息以特定格式放入?yún)?shù)表，形成一幀SDO請(qǐng)求，發(fā)送出去。該方法已在單片機(jī)下實(shí)現(xiàn)，效果還不錯(cuò)。我們這里的SDO線程只是借鑒了操作系統(tǒng)多線程機(jī)制的一套SDO服務(wù)處理方法，每個(gè)SDO線程表示的是與網(wǎng)絡(luò)上其他節(jié)點(diǎn)建立的一個(gè)SDO鏈接，相當(dāng)于在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間建立一個(gè)SDO通訊路徑，其中每個(gè)節(jié)點(diǎn)都擁有一個(gè)對(duì)這個(gè)路徑的描述，在該節(jié)點(diǎn)看來(lái)好像建立了一個(gè)線程來(lái)負(fù)責(zé)這個(gè)路徑（但決不會(huì)真的創(chuàng)建一個(gè)系統(tǒng)線程），在通訊過(guò)程中雙方通過(guò)這個(gè)路徑來(lái)交流，SDO通訊結(jié)束則釋放該線程，每個(gè)節(jié)點(diǎn)可以同時(shí)與多個(gè)節(jié)點(diǎn)建立多個(gè)這樣的路徑和互不影響，就如同操作系統(tǒng)的線程機(jī)制一樣的效果。2. SYNC是不帶數(shù)據(jù)的，以使報(bào)文盡可能短，目的是為了加快其傳輸，減少網(wǎng)絡(luò)占用。電力，航天等部門也在CAN方面取得了不小的應(yīng)用成績(jī)。特殊功能對(duì)象 CANopen還為同步，緊急狀態(tài)表示以及時(shí)間標(biāo)記傳送定義了三個(gè)特定的對(duì)象。 PDO被映射到單一的CAN幀中，使用所有的8個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)域來(lái)傳輸應(yīng)用對(duì)象。 對(duì)象字典描述了設(shè)備使用的所有的數(shù)據(jù)類型，通信對(duì)象和應(yīng)用對(duì)象。CANopen目前已在汽車工業(yè)控制系統(tǒng)，公共交通運(yùn)輸系統(tǒng)，醫(yī)療設(shè)備，海運(yùn)電子設(shè)備
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