CAN總線和基于CAN總線的高層協(xié)議
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DeviceNet 中,應用數(shù)據(jù)的分組是由集合對象的實例(instance)規(guī)定的。這個“集合”對象的實例定義了發(fā)送的應用對象數(shù)據(jù)格式。一個設備可能包含多于一個 I/O集合而且其相應集合的選擇也是一個可配置的設備選項。
CANopen 規(guī)定了有關應用對象映射,應用對象通過一個叫“PDO映射記錄”的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)映射到PDO中。這個結(jié)構(gòu)以對象標識符列表(對象目錄索引子索引)和數(shù)據(jù)長度的形式規(guī)定了映射的應用對象數(shù)據(jù)。由于PDO映射可通過SDO(Service Data Object)訪問,所以PDO映射可通過配置工具配置。
2.3 建立過程數(shù)據(jù)信息連接
在CAN 網(wǎng)絡里,信息生產(chǎn)者發(fā)送信息以及信息消耗者接收信息,其各自標識符的分配建立了通訊路徑。通過已經(jīng)分配的信息標識符的預定義信息可以建立信息的連接,或通過信息的各種標識符分配來達到建立信息的連接目的。非預定義標識符分配的主要優(yōu)點是:建立任何類型的通訊結(jié)構(gòu)的可能性,根據(jù)應用需求的最大數(shù)量信息標示符的有效性以及面向控制而設計的信息標示符分配有效性。
在一預定義信息的系統(tǒng)中,信息的功能和信息的標示符已經(jīng)被定義DeviceNet和 CANopen使用1:n系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的預定義連接組方法。根據(jù)預定義組,一個已經(jīng)分配了從設備預定義查詢連接的DeviceNet主機,已經(jīng)知道關于發(fā)送查詢請求以及期待查詢響應信息的信息ID,因為它們來源于從機的MAC-ID。同樣的,在CANopen中除了其他的預定義信息之外, 默認的預定義連接組提供了2個預定義的接收和發(fā)送PDO, 默認PDO的用法和含義是由設備的類型決定。
DeviceNet標識符分配方法是通過設備擁有的信息標示符庫決定的,這個標示符出自于信息發(fā)送設備的標示符庫。DeviceNet最大為64個設備發(fā)布有效的標識符。在連接過程中,一個產(chǎn)生模塊的信息從它的信息ID庫中,分配一個空閑的信息ID,并將此空閑的信息ID與它的源MAC ID(Source MAC ID)結(jié)合在一起,產(chǎn)生一個所謂的“連接ID”。而CANopen的變量標識符分配方案基于中央信息標識符庫,系統(tǒng)管理員通過SDO(Service Data Object)信道設置設備對象目錄中相應的PDO標識符實現(xiàn)信息連接的建立。
2.4 網(wǎng)絡管理
由于應用是分布的,所以必須處理某些事件,如應用部件的故障或節(jié)點的故障,如果同一應用還沒有被分配,則這些事件就不會出現(xiàn)。因此,對于一個正確的網(wǎng)絡管理,其主要任務是檢測和顯示網(wǎng)絡中的錯誤,并通過服務以一協(xié)調(diào)的方式控制分布節(jié)點的通訊。狀態(tài)取決于系統(tǒng)的解決方案,網(wǎng)絡的功能性可以通過顯式網(wǎng)絡管理設施提供,或通過其他方法提供。
CAN網(wǎng)絡的錯誤檢測包括位錯誤、填充錯誤、CRC錯誤、格式錯誤和應答錯誤,每當檢測到一個錯誤該節(jié)點的錯誤計數(shù)器就加1,當節(jié)點的錯誤計數(shù)器大于或等于256時,節(jié)點進入總線關閉狀態(tài)。
CANopen 網(wǎng)絡管理基于CAL NMT(Network ManagemenT)服務元素,這些元素應用了“節(jié)點保護”原則來檢測節(jié)點故障。為了這個目的,一個NMT主機通過一個遠程請求幀對網(wǎng)絡的每個節(jié)點 NMT從機循環(huán)發(fā)送一個保護請求。被訪問的從機用它的實際通訊狀態(tài)響應每個請求。如果NMT主機檢測到節(jié)點狀態(tài)改變或被訪問的節(jié)點沒有響應,就會有一個保護錯誤告示NMT主機應用。當節(jié)點連接到網(wǎng)絡上后,節(jié)點保護就啟動。每一個節(jié)點也監(jiān)督到達節(jié)點的保護請求信息。節(jié)點的“生存時間”過期后如果沒有進一步的保護請求信息,則此節(jié)點的應用被告之有網(wǎng)絡錯誤。
根據(jù)面向連接的設計,DeviceNet中的每個連接都受到監(jiān)控。因此,根據(jù)配置的期望信息包速率(expected packet rate),每個接收的連接端點都有靜止看門狗定時器(Inactivity/Watchdog-Timer),用于監(jiān)控到達節(jié)點的信息。如果定時器溢出,連接就會執(zhí)行專有的超時行動。在接收到創(chuàng)建服務(Create Service)顯式信息后,可以通過使用專有的顯式信息服務的順序來配置連接,并且,要在整個連接完成了配置以后才允許連接。在訪問每個 DeviceNet節(jié)點之前,每個節(jié)點必須重復執(zhí)行MAC ID檢查,使用這個特殊的協(xié)議順序,可以確保設備MAC ID的唯一性。所有的DeviceNet模塊都要求參與這個MAC ID的檢測算法。
2.5 設備建模和設備子協(xié)議
除了標準的通訊外, 還要求相似設備在開放式自動化系統(tǒng)中應具有額外的互用性和可交換性。CAN協(xié)議各個廠商間的設備功能可交換性較差DeviceNet和CANopen在這方面改進了很多。DeviceNet和CANopen以設備模型的形式描述網(wǎng)絡上所看見的設備的功能性。為了提高相似設備的可交換性,DeviceNet 和CANopen規(guī)定了工業(yè)自動化中主要設備類型的設備子協(xié)議,以確保不同廠家器件的相同基本標準行為。除了設備的功能性描述外,設備模型還提供關于設備的身份特點、版本號、狀態(tài)診斷信息、通訊設施和配置參數(shù)的描述。
DeviceNet的節(jié)點模型包括了幾個對象,其中一些是由DeviceNet要求的,其他則是由產(chǎn)品的應用功能要求的。對象提供有關于設備中特殊部件的描繪和相關的數(shù)據(jù)屬性以及數(shù)據(jù)的過程服務的描繪。DeviceNet中的對象訪問是基于一個具有等級劃分的訪問方案,對象訪問包括媒體訪問控制標識符、類型標識符、實例標示符以及屬性標識符。媒體訪問控制標識符用以將一個節(jié)點從同一網(wǎng)絡中的所有其他節(jié)點中區(qū)分開來,類型標識符用以識別對象類型,實例標示符用以在相同類型的所有實例中識別一個實例,屬性標示符用以識別一個類型或?qū)嵗锏膶傩浴?br />DeviceNet的設備子協(xié)議(Device Profile) 包含三方面的信息:設備類型的對象模型、設備類型的I/O數(shù)據(jù)格式以及配置數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)的公共接口。一個設備可能包含高達32個嵌入對象,而且這些對象都是總線可尋址的實體。根據(jù)嵌入對象的級別可以確定屬性、行為和事件。
CANopen通過對象目錄描述對象設備的功能性。目錄項是由一個16位索引和一個8位子索引號碼識別,數(shù)據(jù)和參數(shù)的功能被規(guī)定其中。除了用于定義數(shù)據(jù)類型的區(qū)段外,還有3個主要的區(qū)段,分別是:通訊子協(xié)議區(qū)段、標準化的設備子協(xié)議區(qū)段和廠商細節(jié)區(qū)段。通訊子協(xié)議區(qū)段信息對于任何CANopen設備類型都是一致的,并包含與信息、參數(shù)和功能相關的設備。這些信息參數(shù)和功能又與設備的鑒別、錯誤管理、包括將應用對象映射到過程數(shù)據(jù)對象的設備通訊信道的定義有關。CANopen設備子協(xié)議區(qū)段為特殊類別的基本標準設備的功能性提供了一個接口,其中有些條目是強制的,有些是可選的。強制的、共有的條目要確保設備在一個定義的基本方式中運轉(zhuǎn)。主要工業(yè)設備不同的設備子協(xié)議用以提高設備的可交換性。廠商特殊的或不標準的設備的功能性可以通過廠商特殊子協(xié)議區(qū)段進行提供。本文引用地址：http://www.2s4d.com/article/156338.htm
3 結(jié)束語
文章通過對CAN、DeviceNet、CANopen在五方面的比較,使CAN總線用戶更深入的了解這幾種總線。這幾種協(xié)議最明顯的不同是信息標識符的使用。DeviceNet基于面向連接的觀點,CANopen基于面向信息的觀點。DeviceNet、CANopen協(xié)議和 CAN協(xié)議構(gòu)成了一個完整的協(xié)議體系CAN總線因其具備其獨特的設計思想、優(yōu)良的性能和高可靠性在汽車、醫(yī)學、機器人等領域有著很好的應用,而CAN的高層協(xié)議DeviceNet、CANopen滿足了不同產(chǎn)品的兼容和互操作性,使得CAN總線的功能更加的豐富和適應更加復雜的應用,進一步推進了CAN總線在工業(yè)領域的推廣和應用。
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