ＣＡＮｏｐｅｎ协议栈ＰＤＯ的配置方法研究ＳｔｕｄｙｏｆｔｈｅＷａｙｔｏＣｏｎｆｉｇｕｒｅＰｒｏｃｅｓｓＤａｔａＯｂｊｅｃｔｗｉｔｈｉｎＣＡＮｏｐｅｎＳｔａｃｋ经建厌焦圣伟徐掂（北京工业大学电子信息与控制工程学院，北京１０００２２）摘要：ＣＡＨｏｐｅｎ作为ＣＡＮ的应用层协议。极大地增强了ＣＡＮ网络的可配置性。服务数据对象（ＳＩＸ））用来配置网络参数和访问节点的对象字典，过程数据对象（ＰＤＯ）用于实时数据的传输。ＣＡＮｏｐｅｎ协议本身比较复杂．需要配置的参数也很多，使得ＣＡＮｏｐｅｎ的配置在开发应用过程中占据非常重要的地位．本文着重分析ＰＤＯ的触发方式和通信参数的配置方法，最后用一个例子来说明配置过程．关键词：ＣＡＨｏｐｃｎ协议ＰＤＯ控制网络现场总线Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡｓｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｔｏｃｏｌｏｆＣＡＮｂｕｓ，ＣＡＮｏｐｅｎｓｔｒｏｎｇｌｙｅｎｃｈａｎｃｃｓｔｈｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｏｆＣＡＮｂｕｓ．ＳｅｒｖｉｃｅａｃｃｅｓｓＤａｔａＯｂｊｅｃｔｓ（ＳＤＯｓ）ａ他ｕｓｅｄｔｏｃｏｎｆｉｇｕｒｅｎｅｔｐａｍｌｃｔｅ体ａｎｄＤａｔａｔｏｔｈｅＯｂｊｅｃｔＤｉｃｔｉｏｎａｒｙ（ＯＤ）ｏｆｎｏｄｅ，ＰｒｏｃｅｓｓＯｂｊｅｃｔｓ（ＰＤＯｓ）ａｒｃｕｓｅｄｔＯｔｒａｎｓｍｉｔｒｅａｌ－ｔｉｍｅｄａｔａ．ＢｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙｏｆＣＡＮｏｐｅｎｉｔｓｅｌｆａｎｄｍａｎｙｐａｒａｍｅｔｅｒｓｔｏｂｅｃｏｎｆｉｇｕｒｅｄ，ｒｅｓｕｌｔｓｉｎｉｔｉｓｉｍｐｏｒｔａｎｔｔｏｃｏｎｆｉｇｕｒｅＣＡＮｏｐｅｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓｄｕｒｉｎｇｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓ．ＷａｙｓｔｏｔｒｉｇｇｅｒａＰＤＯａｎｄｈｏｗｔｏｃｏｎｆｉｇｕｒｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｒｃａｎａｌｙｚｅｄｈｅｒｅ．ＦｉｎａｌｌｙａｎｅｘａｍｐｌｅｉｓｇｉｖｅｎｔＯｉｌｌｕｍｉｎ＝ｅｔｈｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＣＡＮｏｐｅｎＰｒｏｔｏｃｏｌＰＤＯＣｏｎｔｒｏｌＮｅｔＦｉｅｌｄＢｕｓ０引言ＣＡＮｏｐｅｎ协议是基于ＣＡＮ总线和应用层ＣＡＬ的高层协议，是针对行业标准化的协议，也是为标准的嵌入式网络开发的具有灵活配置能力的开放式协议…。ＣＡＮｏｐｅｎ协议为分布式控制网络提供了以Ｆ实现的方法：①不同ＣＡＮ设备间的互操作性、互换性；②标准化、统一的系统通信模式；③设备描述方式和网络功能：④网络节点的任意扩展埋１。ＣＡＮｏｐｅｎ协议以通信规范ＣｉＡＤＳ一３０１为基础，规定了一系列的设备规范。采用对象字典（ＯＤ）、电子数据文档（ＥＤＳ）等一系列的概念来描述设备和协议的相关信息：同时还规定了服务数据对象（ＳＤ０）和过程数据对象（ＰＤＯ）等多种通信机制。本文主要分析ＰＤＯ的配置方法和需要注意的问题。１服务数据对象（ＳＤＯ）和过程数据对象（ＰＤＯ）ＳＤＯ和ＰＤＯ是ＣＡＮｏｐｅｎ协议中使用的两类最重要的数据通信方式。它们在整个网络通信中起的作用不同。ＳＤＯ用来配置网络参数和访问节点的对象字典。ＳＤＯ通信是基于客户／服务器（Ｃ１ｉｅｎｔ／Ｓｅｒｖｅｒ）模型，如果一个节点需要通过ＳＤＯ访问其它节点的对象字典（ｏＤ）。那么这个节点就是客户。其他节点就是服务器。节点可以通过ＳＤ０来访问其它节点的ｏＤ，达到配置其它节点参数的目的。ＰＤ０通信是基于生产者／消费者（Ｐｒｏｄｕｃｅｒ／Ｃｏｎｓｕｍｍｅｒ）模型．主要用于传输实时数据。产生数据的节点将带有自己节点号的数据放到总线上，需要该数据的节点可以配置为接收该节点发９送的数据。由于在节点进入运行状态后。通过ＰＤＯ来传输实时数据，所以正确的配置ＰＤＯ的参数非常重要，不仅关系到某个节点能否正确地发送、接收数据，而且也关系着整个网络能否正常的工作。２ＰＤＯ的触发方式ＰＤＯ的发送可以通过以下方式触发：①事件触发（ＣＯＳ，Ｃｈａｎｇｅ－Ｏｆ—Ｓｔａｔｅ）；②时间触发（ＴｉｍｅＤｒｉｖｅｎ）；③单个查询（Ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌｐｏｌｌｉｎｇ）；④同步（ＧｒｏｕｐＰｏｌｌｉｎｇ）。当单独使用事件触发ＰＤＯ发送时，一旦过程数据发生改变则发送ＰＤＯ。这可能带来一种非常严重的后果。那就是当某个过程数据变化的频率非常高时，这个ＰＤＯ就不停地发送，导致其它节点的报文发送不出去。严重影响总线的效率。ＣｈＮｏｐｅｎ采用“Ｉｎｈｉｂｉｔｔｉｍｅ”机制来解决这个问题。Ｉｎｈｉｂｉｔｔｉｍｅ是一个可以配置的以ｌＯＯｐｓ为单位（即１００ｐｓ的倍数）的时间段。相同ＰＤＯ发送至少间隔这个时间段。这样就可以确定某个事件触发的ＰＤＯ的最大发送频率。如图１所示．图１设置ＩｎｈｉｂｉｔＴｉｍｅ的ＰＤＯ的发送一般来说，ＰＤＯ发送可以由任何触发方式的组合来触发。但最常用的是将事件触发和时问触发结合起来使用。单独事件触发，过程数据长时间没有变化（比如温度变量等），该ＰＤＯ长时间没被触发，这样会影响刚加入网络中的节点。这时如果再加上时间触发的方式，就可以强制ＰＤＯ在规定的时间内再发送一次。例如某个ＰＤＯ配置Ｉｎｈｉｂｉｔｔｉｍｅ为５０，Ｅｖｅｎｔｔｉｍｅｒ为２５０，这样该ＰＤＯ可以在过程数据变化时发送，发送的最小间隔是５ｍｓ，另一方面不管数据有没有发生变化。每隔２５０ｍｓＰＤｏ都会发送一次．ＰＤＯ触发方式通过配置ＰＤＯ通信参数对象字典的子索引２配置实现。该子索引的取值范围为０—２５５。下面列出了不同的值对应的不同的触发方式。０：ＰＤＯ在收到ＳＹＮＣ后发送。但不是周期的１－２４０：ＰＤ０在收到ＳＹＮＣ后发送，周期发送，该值为两次发送ＰＤＯ之间的间隔的ＳＹＮｃ个数２５５：事件触发３ＰＤＯ的通信参数和映射参数每个ＰＤＯ想要正常地进行通信，必须为每个ＰＤＯ配置两个参数即通信参数和映射参数。ＰＤＯ的通信参数和映射参数在ＣｉＡＤＳ３０１规范里面都有详细规定。每个节点第１个接收ＰＤＯ的通信参数和映射参数对应的对象字典分别是：Ｏｘｌ４００ｈ、Ｏｘｌ６００ｈ：第１个发送ＰｂＯ的通信参数和映射参数对应的对象字典分别是：Ｏｘｌ８００ｈ、ＯｘｌａＯＯｈ。依此类推。通信参数主要规定了该ＰＤＯ的ＣＯＢ－ＩＤ、ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｔｙｐｅ、ｉｎｈｉｂｉｔｔｉｍｅ和ｅｖｅｎｔｔｉｍｅ等参１０数，ＰＤＯ使用的ＣＯＢ－ＩＤ在子索引ｌ中默认为功能码加上节点号。比如节点号为１。发送ＰＤＯ的功能码为１８０Ｈ，那么子索引１的值为１８１Ｈ。子索引２的值设定ＰＤＯ的触发方式。比如该值为６０，它代表接收到６０个ＳｙＮＣ发送一个ＰＤＯ。事件触发时取值ＯＸＦＦ。子索引３和５分别是Ｉｎｈｉｂｉｔｔｉｍｅｒ和Ｅｖｅｎｔｔｉｍｅｒ这在前面已详细说明。ＰＤＯ通信参数里面本身不含有数据，所有传递的实时数据都放在ＰＤＯ映射参数指定的对象字典中，它们是一一对应的。１４００Ｈ对应的映射索引为１６００Ｈ，它保存了ＰＤＯ过程数据的位置以及类型。共有０ｘ４０（６４）个子索引，ＯＯＨ的值为子索引总数，Ｏｌｌｔ到４０Ｈ子索引分别可以放不同的数据变量，共可以放６４个。每个数据的值不能超过８字节。比如第一个发送ＰＤＯ的映射参数的值为６００００１０８，表明第一个发送ＰＤＯ的数据在对象字典Ｏｘ６０００的第１个子索引中，是一个８位的数据。接收ＰＤ０的通信参数和映射参数的设置跟发送ＰＤＯ的设置方法一样，只不过索引不同而已．４实际应用中ＰＤＯ的配置在作者参与的项目中组建了一个ＣＡＮｏｐｅｎ网络，其拓扑图如图２所示。该网络中包含３个节点．主节点是基于ＰＣ机的，主要用来配置各从节点和管理网络（控制节点的状态切换和监控。１ｙ点的－ｔＬ，跳报文），同时总线监控也由ＰＣ机完成。两个从节点的ＮｏｄｅＩＤ分别为３和５。从节点３的ＴＰＤ０２映射到主节点的ＲＰＤ０１，从节点５的ＴＰＤ０１映射到主：肖点的ＲＰＤ０２、ＴＰＤ０２映射剑主节点的ＲＰＤ０３。如图３所示，系统采用预定义连接集（Ｐｒｅ—ＤｅｆｉｎｅｄＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＳｅｔ），两个从：１７点各有４个ＴＰＤＯ和４个ＲＰＤＯ。发送方式都采用同步发送（变化时间比较缓慢），即接收到土节点发送的ＳＹＮＣ后发送ＰＤＯ，两个节点的心跳报文都是１ｓ发送一次，向主节点报告白己的状态。同步报文发送周期设为２ｓ。６００００ｌ０８６００００２１０６００００３１０图２系统网络拓扑图图３ＰＩ）Ｏ映射图各节点ＰＤＯ相关的对象字典的配置如下：主节点Ｏｘｌ４００ｈ（ＲＰＤ０１）２索引值０ｘ１６０１ｈ／Ｏｌｈ６００００２１０ＰＤＯ映射参数的配置遵循ＤＳＰ４０１规范，它规定了实时数据如何映射剑对象字典。映射参数的配置比较简单，主要跟具体的行规有关，甚至自己可以订立适合自己的标准来决定过程数据如何存取，不会影响网络通信和数据传输。２３：０３２３：０２２３：０２Ｎｌ盯Ｅｒｒ．ＣＯＢ１０５ＴＰＤ０２：ＣＯＢ２８５ｍＴＰＤＯＴ’ＣＯＢ１屿ｒｔｘｄａｔａ撕０ｃ２ＴＰＯＯＩ：ＣＯＢｌ们ｍＳＹＮＣ：Ｃ０１］０００２３：０２２３：０２２３：０１Ｎ小Ｅｒｒ：．Ｃ０１］７０）ｎｒＮＭＴＥｍＣ０１］７０５ＮＭＴＥｒｒ：．ＣＯＯ１０３由０５２３：００２３：００Ｎ‘盯Ｅｒｒ．Ｃ０１］／ＯＳＴＰ００２：ＣＯＢ２８５ｉｌｌ，００ＴＩ：）Ｄ０１：ＣＯ日１８５ｃ２２３：００２３：００２３：００Ｂ３■ｔｒＳＹＨＣ：ＣＯＯ８０由０７０３ｍ０５ＮⅥＥ『ｒ：ＣＯＢＮ岍‘Ｅ瓜ＣＯＩｌｌ０５由０Ｎ町Ｅｒｒ．ＣＯＩｌ２２：５９２２：５０５７０Ｓ巾０５ＴＰＤ０２：Ｃ０１］２屿ｎｒｄａｔａ甜０ＴＰＯＯｔ：ＣＯＢｌ８Ｓｎ『０５ＴＰＤ０１：ＣＯＩｌ１ｅ，ｍ０Ｍ盯Ｅｒｒ：．ＣＯＢｌ０３巾０ｄａｔａ２２：５０’，‘日ｃ１州ｒ图４总线数据监控结果１２如图４所示，总线监控界面是用Ｖｃ６．Ｏ开发的，从ＨＫＣＡＮ３０Ｂ卡上取ＣＡＮ报文进行解析。最左边的数字为当前系统时间，如２３：０２说明当前系统时间为２３分０２秒。ＮＭＴＥｒｒ、ＳＹＮＣ、ＴＰＤ０２、ＴＰＤ０３为报文的类型。ＣｏＢ为报文的ＣＯＢ—ＩＤ，ｒｔｒ为远程帧，ｄａｔａ为数据域，从左到右数据依次从低字节到高字节排列。从图４中可以看出，ＣＯＢ为１８３的ＴＰＤ０１、ＣＯＢ为１８５的ＴＰＤ０１、ＣＯＢ为２８５的ＴＰＤ０２，在每次收到ＳＹＮＣ后便发送一次。同步ＳＹＮＣ两秒钟发送一次。监测结果表明ＰＤＯ数据已正确地发送到总线上．节点可以正确获得数据。在选择是事件还是时间触发ＰＤＯ时，需要考虑该变量变化的频率，如果变化得很快，最好使用事件触发，若使用时间触发，在下一个ＳＹＮＣ到来之前。数据可能己变化多次，这样可能产生丢失数据的问题。正确的选择触发方式是ＰＤＯ配置时一个关键环节。５结束语ＰＤＯ的配置在ＣＡＮｏｐｅｎ协议栈中处于比较重要的地位，影响整个网络的使用效果。从最后监听总线的结果来看，这样配置ＰＤＯ是合理的，同时也说明了只要遵守ＣＡＮｏｐｅｎ协议的模块，只要接入网络，就可以实现设备间的互操作和配置。基于以上优点，ＣｈＮｏｐｅｎ协议在．Ｊ：业控制过程中的应用领域将更加广泛。参考文献：【Ｉ】ＡｍｉｎＶｏｎＣｏｌｌｒｅ仰等．（＝＾、ｏｐ硼概述．国内外扎电一体化技术［Ｊ】．２００６年第２期【２】王俊靖．胥布Ｅ．ＣＡＸｏｐｅｎ协议的分析与实现．徽计锥机信息［Ｊ１．２００６．２２（６－２）【３】ＣｉＡ．ｃ＾铀ｐｅｎ．＾卯ｌｉｃａｔｉｏｎ【４］Ｐｆｅｉｆｆｅｒ０－Ａｙｒｅ＾ｔＬａｙｅｒａｎｄＣｏｍｍｎｉｃａｔｉｏｎ．Ｐｒｏｌ‘ｊｌｅ．ＣｉＡ［Ｘｔ；７３０１．Ｖｅｒｓｉ【ｍ４．皑汨】ＫｅｙｄｅｌＣ．ＥｍｂｅｄｄｅｄＮｅｔｗｏｒｋｉｎｇ－ｉｔｈＣＡＮｍｄＣ“ｏｐｅｎ［如．ｇＴＣＢｒｅａｋｓ，２００３１３CANopen协议栈PDO的配置方法研究
作者：作者单位：
段建民， 焦圣伟， 徐喆
北京工业大学电子信息与控制工程学院,北京 100022
1. 李丛梅.王清阳.胥布工 嵌入式网络CANopen协议的研究[会议论文]-2006
2. 王俊波.胥布工.Wang,Junbo.Xu,Bugong CANopen协议分析与实现[期刊论文]-微计算机信息2006,22(17)3. 任玮蒙.陶维青.REN Wei-meng.TAO Wei-qing 基于CAN总线的高层协议CANopen[期刊论文]-自动化技术与应用2007,26(4)
4. 飞思卡尔半导体公司.Freescale 飞思卡尔数字信号控制器以低成本提供低功耗和高性能[期刊论文]-电子技术应用2009,35(8)
5. 张文勇.ZHANG Wen-yong 基于TMS320F2812的CANopen协议的通信实现[期刊论文]-兰州石化职业技术学院学报2010,10(4)
6. 徐喆.闫士珍.宋威.XU Zhe.YAN Shi-zhen.SONG Wei 基于散列表的CANopen对象字典的设计[期刊论文]-计算机工程2009,35(8)
7. MC56F8006/56F8002:数字信号控制器[期刊论文]-世界电子元器件2009(10)
8. 韩冬.杨方.魏卓.HAN Dong.YANG Fang.WEI Zhuo 基于DSP的CAN总线智能节点的设计[期刊论文]-农业科技与装备2010(2)
9. 如何快速开发CANopen I/O设备——基于CANopen协议的XGate-COP10应用[期刊论文]-电子技术应用2010,36(1)10. 蒋智康.宋春宁.宋绍剑.Jiang Zhikang.Song Chunning.Song Shaojian PIC18单片机的CANopen通信协议[期刊论文]-单片机与嵌入式系统应用2008(9)
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Conference_6797168.aspx
