1 引言
在上期文章中我們了解了一種嵌入式CANopen協(xié)議轉換模塊及其使用方法，本期文章將介紹一種支持二次開發(fā)的CANopen從站模塊的使用方法。
CANopen協(xié)議作為CAN總線的應用層協(xié)議，擁有復雜的網絡管理(Network Management)、實時過程數(shù)據(jù)對象(Process Data Object)、服務數(shù)據(jù)對象(Service Data Object)、預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、在線配置、EDS文件規(guī)范、標準設備規(guī)范等一系列的協(xié)議規(guī)范。因此開發(fā)基于CANopen協(xié)議的設備有著非常高的難度以及較長的開發(fā)周期。
2 TinyARM簡介
TinyARM模塊內置了CANopen從站協(xié)議，為用戶靈活快速設計CANopen從站，構建符合國際標準的工業(yè)現(xiàn)場總線及分布式網絡提供了更多、更好的選擇。TinyARM模塊外觀如圖1所示。
TinyARM CANopen從站模塊提供了網絡管理（NMT）、實時數(shù)據(jù)發(fā)送(TPDO)、實時數(shù)據(jù)接收(RPDO)、服務數(shù)據(jù)對象（SDO/Server）、同步報文（SYNC）、緊急事件(EMCY)等支持，同時還能夠根據(jù)需求支持不同的協(xié)議描述規(guī)范。使用Tiny-
ARM CANopen從站模塊可快速開發(fā)基于CANopen協(xié)議的控制設備、數(shù)據(jù)采集設備等，配合CANopen系列主站設備組建CANopen網絡，迅速搭建工業(yè)現(xiàn)場總線分布式監(jiān)控系統(tǒng)。
3 TinyARM CANopen協(xié)議棧配置
TinyARM是一款可二次開發(fā)的嵌入式模塊，提供API函數(shù)庫。CANopen協(xié)議棧也是以API函數(shù)庫形式提供，使開發(fā)者在開發(fā)CANopen設備的時候使用起來非常方便。由于CANopen協(xié)議棧會使用到相應的硬件資源，因此開發(fā)者首先需要配置CANopen協(xié)議棧硬件資源，例如CANopen RUN和ERROR指示燈所對應的I/O端口等，正確的硬件配置可使協(xié)議棧穩(wěn)定可靠地運行。
3.1 CANopen協(xié)議棧硬件資源配置
(1)指示燈端口配置
按照CANopen協(xié)議DS303-3的定義，CANopen從站需要使用兩種顏色的LED指示燈來指示運行和錯誤狀態(tài)，運行指示燈使用綠色，錯誤指示燈使用紅色，根據(jù)實際硬件來設置LED控制端口。協(xié)議棧通過調用如表1所示的3個函數(shù)來實現(xiàn)，配置文件與協(xié)議棧結構如圖2所示。
(2)參數(shù)存儲函數(shù)
參數(shù)存儲相對來說更復雜一些，需要根據(jù)實際硬件條件來修改相應的實現(xiàn)函數(shù)，其中的_TgtCavInit、_TgtCavOpen、_TgtCavClose、_TgtCavDelete、_TgtCavCreate、_TgtCavShutDown等函數(shù)執(zhí)行對存儲器進行初始化或關閉存儲器等操作，在協(xié)議棧初始化或關閉時被調用。函數(shù)_TgtCavStore、_TgtCavRestore主要負責參數(shù)的存儲與讀取，CANopen協(xié)議棧的參數(shù)存儲以對象字典為最小單位，每存儲或恢復一次對象字典的參數(shù)都會調用存儲或恢復參數(shù)函數(shù)，存儲、恢復函數(shù)與協(xié)議棧的關系如圖2所示。
3.2 設計對象字典
設計CANopen的對象字典主要分為以下兩個步驟，其與協(xié)議棧結構關系如圖2所示。
(1)生成對象字典
對象字典是CANopen的核心，不同的設備描述規(guī)范或不同的應用就有不同的對象字典，因此對于一款能支持二次開發(fā)的模塊來說，根據(jù)具體需求生成相應的對象字典也是必不可少。TinyARM 中的CANopen對象字典可以通過ODBuilder軟件來生成，生成的對象字典為3個標準C文件，文件名分別為：obdcfg.h,、objdict.c、objdict.h，把工程中的同名文件覆蓋即可將CANopen的對象字典項目更改為新設定的對象字典項目，CANopen所支持的設備規(guī)范也可隨之改變。
(2)對象字典的變量定義
對于對象字典索引在0x1000～0x1FFF范圍內的對象字典，其變量存儲地址已經在協(xié)議棧中預定義，不需要開發(fā)者再次定義。索引在0x2000～0x9FFF之間的索引，需要重新映射變量地址，否則對象字典無法正確存儲數(shù)據(jù)。在TinyARM CANopen中，為了使開發(fā)者方便映射對象字典變量，在文件名為usrcoppardef.c的文件中定義了一個參數(shù)數(shù)組__VarTabg，將需要定義的對象字典變量地址添加到該表格中即可，其格式與使用示例如圖3所示。
3.3 預定義連接設置
在CANopen運行時通常采用DS301所建議的預定義連接COB-ID（通信對象標識），其中預定義連接集包括PDO、SDO、NMT、SYNC以及EMCY等服務。協(xié)議棧在啟動時已經將（除RPDO和TPDO以外）一些服務的COB-ID設定為預定義連接，開發(fā)者只需要重新設定RPDO和TPDO的預定義連接即可。同樣開發(fā)者只需要在PDO預定義表格中添加項目即可，實現(xiàn)示例如圖4所示。
4 TinyARM CANopen API函數(shù)編程
如圖5所示為CANopen協(xié)議棧工作流程圖，其中CopInit為初始化CANopen協(xié)議棧，CopBootUp發(fā)送CANopen啟動信息并且進入預操作狀態(tài)，CopThread 為CANopen協(xié)議棧線程函數(shù)，需要應用程序循環(huán)調用。開發(fā)者可以通過CopODRead和CopODWrite對對象字典進行讀寫操作。
實現(xiàn)實例：圖6展示了如何啟動CANopen協(xié)議棧并使之處于運行狀態(tài)。
開發(fā)者利用TinyARM CANopen可完全自主進行二次開發(fā)，方便地實現(xiàn)各種標準CANopen從站設備。例如，數(shù)字量輸入輸出設備、電機控制設備、數(shù)字傳感器設備、織布機設備、充電設備等各種設備。使開發(fā)者在最短的時間內開發(fā)出CANopen從站設備，搶占市場先機。
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