基于STM32的CANopen通讯协议的实现.pdf

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1、理论研究基于STM32的CANopen通讯协议的实现王海燕湘潭大学信息工程学院电气工程系龙辛湘潭湘电风能有限公司摘　要：CANopen作为CAN网络的一种开放的应用层协议，在工厂自动化系统中得到广泛应用。其应用可以提高系统的可靠性、通讯效率及灵活性。本文采用CANopen通讯协议实现了基于STM32单片机的I/O从站与上位机CAN卡之间的通讯，并通过测试实验，验证了系统信息传递的可靠性、准确性和实时性，具有一定的应用价值。关键词：STM32CANopenCAN网络CAN是我国应用已经比较广泛的一种现场总线。但其只定义互。了物理层和数据链路层，而没有规定应用层，并非一个完整的协一、CANope

2、n标识符。为了减小简单网络的组态工作量，议。所以在高级应用中，需要一个高层协议来定义CAN报文中的CANopen定义了强制性的缺省标识符（COB-ID）分配表。它是基11/29位标识符、8字节数据的使用，于是CANopen应运而生。于11位的CAN-ID，包含4位功能码（FunctionCode）和7位节点IDCANopen是CAN网络的一种开放的应用层协议，是目前应（Node-ID），如图2所示。用最广泛的嵌入式网络。它是自动化CAN用户和制造商协会二、CANopen通讯机制（CiA，CAN-in-Automation）定义的。CANopen主要用于分布CANopen通讯模型定义了四种报文

3、（通讯对象）：式控制及嵌入式系统为基础的工业控制系统，其协议精炼透第一，管理报文NMT(NetworkManagement)。用于网络明、便于理解，具有较高的实时性和可靠性、数据传输速率高等特点，而且支持不同CAN设备间的互操作性、互换性，具有标准化、统一的系统通讯模式和设备描述方式，能够实现网络节点功能的任意扩展。图2　CAN标识符本文提出了基于STM32的I/O从站的实现，通过上位机CAN中主节点对从节点监控和管理，控制从节点的状态改变。此消息卡与之建立通信，通过测试实验，验证了系统信息传递的可靠不需要应答。NMT消息格式见表1。性、准确性和实时性，很好地满足了全数字网络化伺服驱动系表1

4、　NMT报文COB-IDByte0Byte1统系统的要求。0x000CS（命令字）Node-IDCANopen通信协议简介第二，务数据对象SDO(ServiceDataObject)。通过使用索引和子索引，SDO是客户机能访问设备（服务器）对象字典CANopen规范的核心是CANopen的设备模型和各类型的通中的项（对象）。它是确认服务类型，为每个消息生成一个应答信对象。一个CANopen设备模块可分为3部分，如图1所示。（一个SDO需要两个COB-ID）。SDO请求和应答报文总是包含8字节数据（尽管不是所有的数据字节都一定有意义，第一个字节携带协议信息）。基本结构见表2。表2　SDO报文C

5、OB-IDByte0Byte1-2Byte3Byte4-70xXXX+Node_IDSDO（CS）IndexSubIndex数据客户端发送命令COB-ID为600+Node_ID，服务器响应命图1　CANopen设备模型每个节点维护一个对象字典（ObjectDictionary，OD）。令COB-ID为580+Node_ID。它是一个有序的对象组，每个对象用一个16位的索引值和一个SDO命令字（CS）包含如下信息：下载/上传（Download/8位的子索引寻址。该对象字典保存了节点信息、通讯参数和所upload）、请求/应答（Request/response）、分段/加速有的过程数据，是CA

6、Nopen节点的核心数据结构。同时，上层传送（Segmented/expeditedtransfer）、CAN帧数据应用程序也主要通过读写对象字典和CANopen应用层进行交字节长度、用于后续每个分段的交替清零和置位的触发位DesignIdeas131Design理论（togglebit）。第三，过程数据对象PDO(ProcessDataObject)。PDO主要提供了对设备内应用对象的直接访问，用于实现数据高速实时传送，非确认类型。例如：一个CANopen设备可以直接读取另一个设备的实时过程数据信息。但是，传送的数据长度必须小于或等于8个字节。报文格式见表3。表3　PDO报文COB-IDB

7、yte0-7图3：系统硬件电路简图0xXXX+Node_ID根据映射参数查找对象字典件设计中采用结构体的方式来定义诸如CAN报文、发送和接收每个PDO必须由PDO通讯参数和PDO映射参数来描述。通PDO对象、SDO对象等，通过定义结构体型指针变量完成对对象讯参数规定了PDO的通讯行为，像标识符，传输类型，禁止时间中相关数据的读写。此外，利用定义数组的方法实现了OD和过等。映射参数中规定了哪个对象被映射到一个P