基于CANopen协议的从站设备快速响应方法

CANopen协议作为CAN总线的应用层协议，拥有复杂的网络管理、实时过程数据对象、服务数据对象、预定义连接和特殊功能对象等基本功能，另外CANopen协议还定义了指示灯规范、通信安全架构、在线配置、以及EDS文件规范、标准设备规范等一系列的协议规范。因此开发基于CANopen协议的设备有着非常高的难度以及较长的开发周期。

为了解决CANopen产品开发难的问题，广州致远电子有限公司开发的一款嵌入式CANopen从站协议转换模块XGate-COP10，转换为UART接口，支持CANopen标准协议DS301、DS302、DS303、DS305。XGate-COP10为CANopen从站协议转换模块，其内部已经集成了CANopen从站协议栈代码，不需要二次开发，可快速方便的使现有设备具有CANopen通信能力。该模块具有如下所示的功能特点：

• 网络管理服务对象(NMT：Boot up， Node Guarding /Life guarding，Heartbeat Producer);
• 过程数据对象(TPDO与RPDO);
• 服务数据对象(SDO服务器);
• 紧急报文对象(Emergency );
• 同步报文对象(Sync);
• 网络配置对象(LSS从站);
• 串口通信能力(UART);
• 96字节的输入输出数据缓冲(I/O);
• CAN总线支持5k～1Mbit/s的波特率;
• 体积小，18mm×31mm(DIP24封装)。

  　　硬件设计

  图1 所示为XGate-COP10在用户系统中的典型应用，其中用户CPU通过UART(TTL电平)与XGate-COP10进行通信，通过UART用户可以方便的读取或写入XGate-COP10的输入输出数据区，实现应用数据与CANopen主站设备的交换。

  

  由于XGate-COP10模块中未集成有CAN收发器，因此该原理图采用了CTM8251T隔离收发器，这样可保证CAN通信的稳定可靠，也实现了整个系统与CAN总线的电气隔离。

  　　软件设计

  XGate-COP10的软件设计，重点在于用户CPU与XGate-COP10的UART通信的建立(即完成XGate-COP10所规定的串口通信协议)，在XGate-COP10中，对串口数据进行了简单的协议封装，实现了对XGate-COP10的既定操作。

  如图2所示为操作XGate-COP10软件流程图。首先，用户需要对XGate-COP10模块进行相应的初始化操作，例如写入用户设备信息(必需)、节点地址(可选)和波特率(可选)等操作。其次，只有在XGate-COP10处于操作状态时，与XGate-COP10进行的数据交换才有效。为了方便用户快速的使用XGate-COP10，致远电子提供了UART通信协议源代码，用户可直接在常用的单片机上使用，也可以稍作修改在特殊的单片机上使用。