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(多图) CANopen从站协议的设计与实现

/?? 2013年06月09日 ?? 收藏0
0 引言

随着现代工业的发展,控制系统的规模与复杂度成倍增长,数据传输的吞吐量和可靠性要求也随之提升,现场总线技术就是在这种情况下被提出并迅速发展起来的。CAN总线是现场总线国际标准之一,它具有可靠性好、实时性高、抗干扰能力较强等优点,广泛应用于汽车和工业控制领域。但由于其只定义了物理层和数据链路层,并非一个完整的协议,在高级应用中需要应用层的支持,于是CANopen标准应运而生。

CANopen是自动化CAN用户和制造商协会(CiA,CAN-in-Automation)定义的CAN总线应用层协议。它采用面向对象的思想设计, 具有很好的模块化特性和很高的适应性。CANopcn不仅定义了应用层和通信子协议,还为大多数重要的设备类型定义了大量的规范,不同厂商遵循这些规范开发出的设备之间能够轻易实现互操作。

CANopen作为基于CAN总线的高层协议标准,在发布后不久就获得了广泛的承认。尤其是在欧洲,CANopcn协议被认为是在基于CAN的工业系统中占据领导地位的标准。

1 CANopen协议总体框架

CANopen协议栈主要包含了两部分,一部分是通信规范,另一部分是设备规范。通信规范(CiA:DS-3011定义了基本的数据通信方式和特性,设备规范(CiA DSP 401-DSP4XX)则针对不同的设备类型进行了报文ID的分配和设备特征数据的定义,规范了设备的行为规范。其中通信规范是通用的,本文设计与实现的就是这一部分。

在通信规范中,为了互操作性和兼容性,CANopcn设备都必须遵从标准的CANopen设备模型来进行软件设计,如图1所示。


图1 CANopen设备模型

CAN通信接口通过操作CAN控制器,在总线上收发各种通信对象,来实现与其他CANopen节点基于协议规范的数据交互;对象字典是CANop-cn设备的核心,存储节点所有的信息,并向应用程序和通信对象提供访问接口;通信部分通过对对象字典进行操作,与其他节点交换各种通信对象实现CANopen操作;应用程序由用户根据应用要求和设备的具体任务自己实现。

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第1页:CANopen协议总体框架

第2页:CANopen功能模块实现

第3页:实时性测试


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CANopen从站协议? 通信规范?

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