CANopen IO模块基本通信测试.docx

CANopen IO模块基本通信测试.docx

《CANopen IO模块基本通信测试.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《CANopen IO模块基本通信测试.docx（23页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

CANopenIO模块基本通信测试

思泰CANopenIO模块基本通信测试

前言：

F1键的妙用

当您在使用PCAN-view时，如果遇到某个操作功能不太清楚是什么含义，比如某个按键的操作功能是什么，应该怎么查看呢？

快捷方法：

您只需要在操作当前页面下按F1键，就可快捷地打开相应的操作帮助文档，比如，在Connect窗口下按下F1键，即可查阅该窗口下大部分名词的含义，以及一些操作的步骤。

1.思泰CANopenIO模块简介

本文档选用的是SYSTEC（思泰）CANopenIO-X116DI/8DO模块进行通信实操，因此模块简介也以该模块的配置为标准进行。

1.1IO规格及CANopen特性

1.1.1IO规格

·数字输出：

24VDC/500mA的8通道输出；高压端配置有监测及保护功能的断路器；过热保护功能

·数字输入：

24VDC，16通道输入；通道隔离功能；每4个通道共享1个接地端

1.1.2CANopen特性

·遵循通信文档CiA301DSV4.02；

·遵循设备文档CiA401DSV2.1；

·遵循文档CiA401DSV2.1的标准指示灯信号；

·遵循文档CiA305DSV1.1的LSS层；

·配备2个TPDO与2个RPDO；

·动态的、可修改的PDO链接与映射；

·配备SDO服务器；

·配备生命守护（lifeguarding）、节点守护、心跳报文生产等功能；

·配备5个心跳报文消费者；

·配备紧急报文生产者；

·具备最小启动能力（MinimumBoot-upcapability）；

·具备最小NMT启动主端的功能（MinimumNMTboot-upmasterfunction）；

1.2供电电压及运行环境条件

·操作电压：

24V±20%；

·电流消耗：

<70mA；

·操作温度：

-20°Cto+70°C；

·贮存温度：

-20°Cto+90°C；

·体积（长x宽x高单位：

mm）：

95x70x58；

·安装方式：

DIN导轨安装；

·外壳防护等级：

IP20；

·重量：

约130g；

1.3设备引脚及含义

图：

设备俯视图来源：

《systecCANopenIOdatasheet》

16进制编码旋钮（上图中下方蓝色模块）含义：

Node-ID：

允许使用者配置该IO模块的Node-ID号，可配置0x1-0x7F（1-127）；当Node-ID配置为0x00时，设备将在复位或重新上电时，恢复出厂设置。

Baud-rate：

允许使用者在该处配置该IO模块的波特率，如下所示：

0=1Mbit/s；1=800kbit/s；2=500kbit/s；3=250kbit/s；4=125kbit/s

5=100kbit/s；6=50kbit/s；7=20kbit/s；8=10kbit/s

表：

设备引脚含义来源：

《systecCANopenIOdatasheet》

2.CANopen通信链路搭建

2.1物理连接部分

1PEAKsystemCAN总线监视软件，PCAN-view；

2PEAKsystemUSB--CAN转换器

3DB9母口总线；

4SYSTEC（思泰）CANopenIO-X116DI/8DO模块;

524V直流电源。

2.2PCAN-view软件部分

PCAN-view是由PEAK提供的CAN总线驱动程序，可以模拟CANopen主站进行数据收发。

各物品连接到位后，打开软件，会自动弹出连接窗口：

其中一些参数含义如下：

1Bitrate：

规定软件收发数据的比特率，须与IO模块的比特率设置相同，否则传输数据时将报错；

2BusTimingRegister：

16进制显示的总线定时寄存器（BTR0BTR1）的值；此值在选择比特率时将自动改变，无需手动设置；

3Filtersettings：

报文过滤设置，可选择接收标准类型还是扩展类型的报文，以及设置软件可收发数据的节点ID范围；

这里我们进行如上图的设置，并将IO模块的旋钮部分进行如下设置：

结合上一节中IO模块的旋钮含义部分，此时IO模块收发速率为125kbit/s，节点ID号为2。

3.基本通信测试

3.1NMT网络管理

3.1.1NMT简介

NMT（Networkmanagement）网络管理是CANopen网络中的管理方式，主站通过NMT进行发号施令，保证整个网络的可靠性、可控性。

因此每个CANopen从站节点都必须具备NMT惯例的相应代码，这是节点具备CANopen协议的最基本的要素。

每个CANopen节点从上电开始有6种状态：

来源：

《CANopen轻松入门》

每种状态的含义如下：

初始化（Initializing）：

节点上电后对功能部件包括CAN控制器进行初始化；

应用层复位（ApplicationReset）：

节点中的应用程序复位（开始），比如开关量输出、模拟量输出的初始值

通讯复位（Communicationreset）：

节点中的CANopen通讯复位（开始），从这个时刻起，此节点就可以进行CANopen通讯了。

预操作状态（Pre-operational）：

节点的CANopen通讯处于操作就绪状态，此时此节点不能进行PDO通信，而可以进行SDO进行参数配置和NMT网络管理的操作；

操作状态（operational）：

节点收到NMT主机发来的启动命令后，CANopen通讯被激活，PDO通信启动后，按照对象字典里面规定的规则进行传输，同样SDO也可以对节点进行数据传输和参数修改；

停止状态（Stopped）：

节点收到NMT主机发来的停止命令后，节点的PDO通信被停止，但SDO和NMT网络管理依然可以对节点进行操作。

其命令报文总结格式如下：

3.1.2NMT命令改变IO模块运行状态

IO模块上电后，可以观察到Run指示灯处于闪烁状态，根据思泰提供的设备操作手册，可得知这是处在预操作状态的指示，参考的是CiA303-3V1.0子协议。

来源：

《systecCANopenIOdatasheet》

我们需要发送命令，将模块转换为操作状态后，才能进行下一步的测试操作。

在PCAN-view中进行如下操作：

点击创建新消息的按钮后，弹出编辑传输消息的窗口，编辑发送内容后点击OK，即可创建报文，并在Transmit区域中可观察到该报文。

其中一些参数含义如下：

1CycleTime：

设定报文的传输周期，若为正数，软件会每隔设定好的周期发送该报文，实现周期传输；否则使用者可单击空格进行发送，实现单次传输；

2Paused：

若不勾选，且CycleTime同时设定为正数，则点击OK后该报文立刻进入周期传输状态；

3ID：

功能号，填写内容决定了该条报文拥有何种功能；000指示该条报文为NMT命令报文；

4Length：

报文数据域长度，可选择0-8，单位为字节；NMT命令的数据域长度固定为2；

5Data：

报文数据域，根据功能号的不同，其含义也不同；NMT命令中，第0个字节表示命令指示，01h表示该NMT命令为将模块转换为运行状态；第1个字节表示目标模块节点ID号，00h表示该NMT命令为广播报文，所有节点均适用。

在Transmit区域点击该报文，单击空格键后，即可发送该报文：

同时也可观察到Receive区域接收到了一条回应报文，这是IO模块的回应报文，指示IO模块已经切换到操作状态，模块的Run指示灯也变成了常量状态。

3.2PDO通信测试

3.2.1PDO简介

PDO协议是CANopen中的一种单向传输方式，用于实时数据传输，其传输形式如下：

PDO分为TPDO（发送PDO）和RPDO（接收PDO），一个CANopen站点可以从自身的TPDO发送数据到另一个站点相应的RPDO之中。

CiA301子协议已经预定义TPDO和RPDO的CAN-ID，如下图所示：

表：

PDO的CAN-ID定义，来源：

《CANopen轻松入门》

同时每个PDO在对象字典中，都有自己的通信参数描述其通信特性，举例如下图所示：

表：

PDO的通信参数，来源：

《思泰操作手册L-1070e》

CiA301子协议已经预定义每个PDO通信参数的对象字典索引值，上图所示的TPDO1通信参数的对象字典索引为1800h，子索引00h、01h、02h、03h、05h分别代表了不同的含义：

00h，LargestSubindexsupported：

最大支持的子索引个数；即1800h下有多少个子索引；

01h，COB-IDusedbyPDO：

PDO所使用的COB-IB；

02h，TransmissionType：

传输类型，其值可选，详解在下文中进行；

03h，InhibitTime：

生产禁止约束时间，单位：

0.1ms；描述该PDO不可以在指定的一段时间内连续发送；

05h，Eventtimer：

事件定时器触发的时间，单位：

ms；即计数器，每隔一定时间数值+1，与02h结合，可规定PDO循环发送的时间；

3.2.2通信测试

创建一条新报文后如下编写报文，其含义为软件向从站的RPDO1发送一条8字节数据域为全1的报文，点击报文后，单击空格，即可进行PDO报文发送：

而由于PDO的单向传输特性，仅从此次PDO传输我们无法得知接受站点是否正确收到PDO数据，只能使用另外的手段（如SDO读取、观察相应IO的行为等）得知数据是否接收到位。

3.3SDO通信测试

3.3.1SDO简介

SDO协议是CANopen中的一种双向传输方式，用于非实时数据传输，如配置信息的读写。

具体而言又可以分为快速SDO与普通SDO，其区别在于前者能在一次来回传输完所需的信息，后者则需要分段传输所需信息。

因为实际应用时几乎用不到普通SDO，所以此处以快速SDO为例，进行操作的示例。

CANopen中规定了SDO传输报文的格式，按照格式填写报文信息，即可进行SDO通信，其部分报文格式总结如下：

图：

SDO命令报文格式-1

图：

SDO命令报文格式-2

3.3.2通信测试

接下来我们进行SDO读取节点对象字典内容的操作，创建报文后，如下编写报文：

其中查找厂商提供的datasheet，可以得知节点的1000h索引处的内容为设备类型号码：

点击报文，单击空格后，可以在Receive区域接收到返回的报文信息：

可以观察到582h处收到了一条信息为4300100091010300的报文，比对报文格式，可知此次从1000h处读取并返回了4个字节的数据，且数据为00030191。

如此便完成了一次SDO读对象字典的操作，而有关SDO写对象字典的操作，将在下面几节中提到。

3.4修改TPDO映射参数

3.4.1PDO映射参数简介

前面我们简要介绍了PDO传输方式，并通过报文编辑器，实现了主站向从站发送了自己填写的数据。

那么问题来了，当并非通过PCAN模拟主站PDO发送，或是从站向主站发送数据时，其报文数据域里携带的是什么数据？

这就涉及到了PDO的映射参数。

映射参数与通信参数类似，都是PDO所持有的，描述其自身特性的东西。

映射参数的内容，是PDO所发送数据的索引值，如下图所示：

图：

PDO映射参数举例，来源：

《CANopen轻松入门》

类比C语言，笔者认为映射参数与二重指针的概念十分相似。

即映射参数是一个二重指针，其内容（索引值）是一个一重指针（地址），指向了真正要传输的数据。

图：

TPDO1映射参数，来源：

《思泰操作手册L-1070e》

映射参数的子索引00h，描述的是该映射参数下有效映射的个数，即余下子索引01h~08h有多少个指向的数据能够发送出去，如00h内的值为3，则01h~03h内索引指向的数据能够被该PDO发送，并且数据的排布顺序也是根据子索引的顺序排布。

同时，一条CAN报文的数据域总共只有8字节（64位），因此所有映射参数映射的内容，其总大小不能超过64位。

3.4.2修改步骤

节点的PDO映射参数修改需要使用SDO写值到节点的对象字典当中，其修改步骤如下：

禁用该PDO的COB-ID→清零映射个数→写映射参数→填写映射个数→使能该COB-ID

我们仍以TPDO1为例，演示如何修改PDO的映射参数。

1禁用COB-ID

在禁用/使能COB-ID时，我们还需要提前了解COB-ID的组成和各个位的功能：

图：

TPDO的COB-ID结构

valid：

0表示PDO存在或有效；1表示PDO不存在或无效；

RTR：

0表示此PDO允许RTR；1表示此PDO不允许RTR；

frame：

0表示11位CAN-ID有效；1表示29位CAN-ID有效；

CAN-ID：

功能码；

在禁用/使能COB-ID时，我们只需使用SDO，将valid的第一位翻转即可。

在PCAN中，编辑如下报文：

报文含义即，向索引1800h01h处写入4字节数据80000182h，数据将valid位置1，禁用了该COB-ID。

点击该报文，单击空格发送，PCANReceive区域582h收到写成功响应，即成功禁用该COB-ID。

2清零映射个数

在PCAN中，编辑如下报文：

报文含义即，向索引1A00h00h处写入1字节数据00h，数据将映射个数置零。

点击该报文，单击空格发送，PCANReceive区域582h收到写成功响应，即成功清零映射个数。

3修改映射参数

在PCAN中，编辑如下报文：

报文含义即，向索引1A00h01h处读取数据。

点击该报文，单击空格发送，PCANReceive区域582h收到读成功响应，为4字节数据60000108h，即发送数据的索引值为6000h01h，长度为8位（1字节），结合设备的datasheet，可以了解到该处数据的含义，即模块0~7号输入口的输入情况：

现在我们改为在该TPDO发送8-15号输入口的输入情况，编辑如下报文：

报文含义即，向索引1A01h01h处写入4字节数据60000208h，映射参数改为映射至索引6000h02h处的8位数据，即8-15号输入口的输入情况。

点击该报文，单击空格发送，PCANReceive区域582h收到写成功响应，即成功写入。

再次读取该处数据，可观察到映射参数已经改变：

4填写映射个数

在PCAN中，编辑如下报文：

报文含义即，向索引1A00h00h处写入1字节数据01h，数据将映射个数置1。

点击该报文，单击空格发送，PCANReceive区域582h收到写成功响应，即成功将映射个数置1。

5使能COB-ID

在PCAN中，编辑如下报文：

报文含义即，向索引1800h01h处写入4字节数据80000182h，数据将valid位置0，使能了该COB-ID。

点击该报文，单击空格发送，PCANReceive区域582h收到写成功响应，即成功使能该COB-ID。

如此便完成了PDO映射参数的修改，当该设备节点通过该PDO发送数据时，发送的便是修改后的索引值处的数据内容。

3.5TPDO事件驱动循环传输测试

3.5.1PDO传输模式简介

上文简要介绍了PDO通信参数各部分的含义，其中就包含传输模式（TransmissionType）。

而关于TPDO传输模式的具体含义，CiA301中做出了如下的解释：

来源：

协议文档《CiA301》

其含义为，当该值处于：

00h：

非同步传输模式；

01h~F0h：

参照PDO通信参数下的同步起始值，收到（同步起始值×该值）数量的同步报文后，进行一次传输；

FCh：

同步传输模式（远程帧专用）；

FDh：

事件触发传输模式（远程帧专用）；

FEh：

事件触发传输模式（制造商特定事件）；

FFh：

事件触发传输模式（设备子协议CiA401特定事件）；即利用设备自身内部的定时器，定时发送报文。

表：

PDO的通信参数，来源：

《思泰操作手册L-1070e》

结合厂商的datasheet，该IO模块没有子索引06h，即同步设定值，因此只能进行事件触发的循环通信测试。

3.5.2操作步骤

执行TPDO事件驱动循环传输测试的操作步骤如下：

禁用该COB-ID→写传输模式、驱动时间→启用该COB-ID

使能/禁用COB-ID的操作与上文相同，在此不再赘述。

1写传输模式、驱动时间

在PCAN中，编辑如下报文：

报文含义即，向索引1800h02h处写入1字节数据FFh，将TPDO1的传输模式改变为事件触发模式;向索引1800h05h处写入2字节数据1000h，设定定时器触发时间为256ms，即每隔256ms传输一次报文。

使能该COB-ID后，即可观察到数据以256ms左右的间隔（存在抖动）源源不断地输送至182h处：