1 引言
在上期文章中我們了解了CANopen從站設(shè)備的開發(fā)步驟，本期文章中我們將介紹一款嵌入式CANopen協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊,。
CANopen協(xié)議作為CAN總線的應(yīng)用層協(xié)議,，擁有復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)管理（Network Management）,、實(shí)時(shí)過程數(shù)據(jù)對象（Process Data Object）,、服務(wù)數(shù)據(jù)對象（Service Data Object）、預(yù)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(guī)范,、通信安全架構(gòu)、在線配置,、EDS文件規(guī)范,、標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備規(guī)范等一系列協(xié)議規(guī)范。因此開發(fā)基于CANopen協(xié)議的設(shè)備有著非常高的難度以及較長的開發(fā)周期,。
2 XGate-COP10簡介
XGate-COP10是廣州致遠(yuǎn)電子有限公司開發(fā)的一款嵌入式CANopen協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊,，轉(zhuǎn)換為UART接口，支持CANopen標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議DS301,、DS302,、DS303、DS305,。XGate-COP10為CANopen從站協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊,，其內(nèi)部已經(jīng)集成了CANopen從站協(xié)議棧代碼，不需要二次開發(fā),，可快速方便地使現(xiàn)有設(shè)備具有CANopen通信能力,。該模塊具有如下所示的功能特點(diǎn)：
(1)網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)對象(NMT：Boot up， Node Guarding/Life guarding,，Heartbeat Producer),；
(2)過程數(shù)據(jù)對象(TPDO與RPDO)；
(3)服務(wù)數(shù)據(jù)對象(SDO服務(wù)器),；
(4)緊急報(bào)文對象(Emergency),；
(5)同步報(bào)文對象(Sync)；
(6)網(wǎng)絡(luò)配置對象(LSS從站),；
(7)串口通信能力(UART),；
(8)96 B的輸入輸出數(shù)據(jù)緩沖（I/O）；
(9)CAN總線支持5 kb/s～1 Mb/s的波特率,；
(10)體積小,，18 mm×31 mm（DIP24封裝）。
XGate-COP10從站具有高實(shí)時(shí)性,，并可以支持多達(dá)12個(gè)RPDO和TPDO過程數(shù)據(jù)傳輸,，適用于各種干擾強(qiáng)、實(shí)時(shí)性要求高的場合,，小巧的體積適用于嵌入到各種電路板中,，在用戶系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)如圖1所示,。
3 硬件設(shè)計(jì)
XGate-COP10采用標(biāo)準(zhǔn)的DIP24封裝,，其外觀如圖2所示,。在設(shè)計(jì)中需要注意的是該模塊沒有集成CAN收發(fā)器，所以需要外加一個(gè)CAN收發(fā)器,，這里推薦使用由致遠(yuǎn)電子有限公司研發(fā)的隔離CAN收發(fā)模塊CTM8251T,，可使設(shè)計(jì)更加簡單、可靠,。
XGate-COP10模塊可使用DIP開關(guān)來設(shè)置設(shè)備的節(jié)點(diǎn)號（Node_ID）和波特率,，在特殊情況下也可以不使用DIP開關(guān)來設(shè)置，可通過用戶UART接口或CANopen層設(shè)置功能（LSS）來設(shè)置該模塊的節(jié)點(diǎn)號和波特率,。
圖3所示為XGate-COP10在用戶系統(tǒng)中的典型應(yīng)用,，其中用戶CPU通過UART（TTL電平）與XGate-COP10進(jìn)行通信，通過UART用戶可以方便地獲取或設(shè)置XGate-COP10的輸入輸出數(shù)據(jù),，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用數(shù)據(jù)與CANopen主站設(shè)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(wěn)定可靠,，也實(shí)現(xiàn)了整個(gè)系統(tǒng)與CAN總線的電氣隔離。
4 軟件設(shè)計(jì)
XGate-COP10的軟件設(shè)計(jì),，重點(diǎn)在于用戶CPU與XGate-COP10的UART通信的建立(即完成XGate-COP10所規(guī)定的串口通信協(xié)議),，在XGate-COP10中，串口數(shù)據(jù)進(jìn)行了簡單的協(xié)議封裝,，實(shí)現(xiàn)了對XGate-COP10的既定操作,。
(1)串口參數(shù)
XGate-COP10使用標(biāo)準(zhǔn)的UART與用戶的CPU進(jìn)行通信，UART參數(shù)為1 個(gè)啟始位,、8 個(gè)數(shù)據(jù)位,、無奇偶校驗(yàn)位、1 個(gè)停止位,，波特率57 600 b/s,。
(2)通信方式
用戶設(shè)備主動詢問，XGate-COP10被動回答,。
主/從應(yīng)答幀結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信,，數(shù)據(jù)的通信由主機(jī)發(fā)起，稱為命令幀,。從機(jī)接收到后進(jìn)行應(yīng)答,，稱為響應(yīng)幀。用戶對XGate-COP10進(jìn)行的操作功能如表1所示,，其中用戶系統(tǒng)設(shè)備信息可通過串口寫入到XGate-COP10中,。
圖4所示為操作XGate-COP10軟件流程圖。首先，用戶需要對XGate-COP10模塊進(jìn)行相應(yīng)的初始化操作,，例如寫入用戶設(shè)備信息（必需）,、節(jié)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(shù)據(jù)交換才有效。為了方便用戶快速地使用XGate-COP10,，致遠(yuǎn)電子提供了UART通信協(xié)議源代碼,，用戶可直接在常用的單片機(jī)上使用，也可以稍作修改在特殊的單片機(jī)上使用,。
5 XGate-COP10與CANopen主站連接
為了使XGate-COP10與主站很方便地建立CANopen通信,，致遠(yuǎn)電子提供了XGate-COP10的EDS文件，該EDS文件通過了由CiA提供的測試軟件的測試,，可無縫地加載到任何標(biāo)準(zhǔn)的CANopen主站設(shè)備中,。圖5是由致遠(yuǎn)電子提供的PCI-5010P CANopen主站卡建立的主站與XGate-COP10的通信截圖。
6 結(jié)束語
XGate-COP10以其緊湊的結(jié)構(gòu),、強(qiáng)大而穩(wěn)定的功能,、簡單而可靠的UART通信能力使其很方便地嵌入到各種類型的電路中。XGate-COP10的出現(xiàn),，使開發(fā)者不用再為開發(fā)CANopen協(xié)議棧而苦惱,。CANopen產(chǎn)品短期上市也不再是夢想。
廣州致遠(yuǎn)電子有限公司提供各種接口的CANopen接口卡,、CANopen終端設(shè)備(包括數(shù)據(jù)采集,，電機(jī)控制等)、CANopen分析儀,、網(wǎng)關(guān)及網(wǎng)橋,、OPC服務(wù)器以及基于CANopen協(xié)議的整套組網(wǎng)方案及應(yīng)用開發(fā)。