思泰CANopen IO模块基本通信测试（三）

3.基本通信测试

3.1 NMT网络管理

3.1.1 NMT简介

NMT（Network management)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：《C AN open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（Application Reset）：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（Communication reset）：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：

 

3.1.2 NMT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CiA 303-3 V1.0子协议。

来源：《systec  CAN open  IO datasheet》

 

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：

• Cycle Time：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；
• Paused：若不勾选，且Cycle Time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；
• ID：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；
• Length：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；
• Data：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。

3.2 PDO通信测试

3.2.1 PDO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。

CiA 301子协议已经预定义TPDO和RPDO的CAN-ID，如下图所示：

PDO的CAN-ID定义， 来源：《C AN open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：

PDO的通信参数， 来源：《思泰操作手册 L-1070 e》

CiA 301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，Largest Subindex supported：最大支持的子索引个数；即1800h下有多少个子索引；

01h，COB-ID used by PDO：PDO所使用的COB-IB；

02h，Transmission Type：传输类型，其值可选，详解在下文中进行；

03h，Inhibit Time：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，Event timer：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。

3.3 SDO通信测试

3.3.1 SDO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：

SDO命令报文格式-1

 

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43 00 10 00 91 01 03 00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00 03 01 91。

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

3.4.1 PDO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：

PDO映射参数举例， 来源：《C AN open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。

TPDO1映射参数， 来源：《思泰操作手册 L-1070 e》

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。

• 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1800h 01h处写入4字节数据80 00 01 82 h，数据将valid位置1，禁用了该COB-ID。点击该报文，单击空格发送，PCAN Receive区域582h收到写成功响应，即成功禁用该COB-ID。

• 清零映射个数

在PCAN中，编辑如下报文：

报文含义即，向索引1A00h 00h处写入1字节数据00 h，数据将映射个数置零。点击该报文，单击空格发送，PCAN Receive区域582h收到写成功响应，即成功清零映射个数。

• 修改映射参数

在PCAN中，编辑如下报文：

报文含义即，向索引1A00h 01h处读取数据。点击该报文，单击空格发送，PCAN Receive区域582h收到读成功响应，为4字节数据60 00 01 08 h，即发送数据的索引值为6000h 01h，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1A01h 01h处写入4字节数据60 00 02 08 h，映射参数改为映射至索引 6000h 02h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，PCAN Receive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：

• 填写映射个数

在PCAN中，编辑如下报文：

报文含义即，向索引1A00h 00h处写入1字节数据01 h，数据将映射个数置1。点击该报文，单击空格发送，PCAN Receive区域582h收到写成功响应，即成功将映射个数置1。

• 使能COB-ID 

在PCAN中，编辑如下报文：

报文含义即，向索引1800h 01h处写入4字节数据80 00 01 82 h，数据将valid位置0，使能了该COB-ID。点击该报文，单击空格发送，PCAN Receive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。

3.5 TPDO事件驱动循环传输测试

3.5.1 PDO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（Transmission Type）。而关于TPDO传输模式的具体含义，CiA 301中做出了如下的解释：

来源：协议文档《CiA   301》

其含义为，当该值处于：

00 h：非同步传输模式；

01 h~F0 h：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；

FC h：同步传输模式（远程帧专用）；

FD h：事件触发传输模式（远程帧专用）；

FE h：事件触发传输模式（制造商特定事件）；

FF h：事件触发传输模式（设备子协议CiA 401特定事件）；即利用设备自身内部的定时器，定时发送报文。

PDO的通信参数， 来源：《思泰操作手册 L-1070 e》

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。

• 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1800h 02h处写入1字节数据FF h，将TPDO1的传输模式改变为事件触发模式; 向索引1800h 05h处写入2字节数据10 00h，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：

 

关于虹科： 

虹科是一家在工业自动化领域，特别是工业总线通讯行业经验超过10年的高科技公司。虹科工业通讯事业部与世界知名的工业通讯专家【PEAK-System，Hilscher，Kunbus，SYS TEC，Koenig-Pa，Port，Copa-data，TenAsys，SoC-e、RELYUM】等深度合作，提供业内顶尖水平的工业总线协议软硬件解决方案，协议类型包含【CAN、CANopen、EtherCAT、Profibus、Profinet、Ethernet/IP、TSN】等，产品类型包含代码、软件、芯片、板卡、模块等。虹科工业通讯以客户需求为导向，以技术能力为基础，为国内企业提供最适合的产品和最满意的服务。特别是在工业4.0的大环境下，虹科工业通讯与时俱进，推出了TSN（时间敏感网络）的解决方案，后者将在推动万物互联的潮流中扮演着如高速公路般的连接作用。

如果你想获取更多详细的技术资料请联系：[email protected]或者关注公众号（FieldBus-Hongke)

若需要更多帮助，欢迎联系我们。

作者：虹科工业通讯---梁桦圳

排版：虹科工业通讯---黄怡