Введення в canopen, can - технології, марафон

CANopen - це відкрита промислова мережа створена на основі Controller Area Network (CAN). Стандарт CAN (ISO 11898) описує два нижніх рівні еталонної моделі ISO / OSI, CANopen описує інші п'ять. Документ The CANopen Application Layer and Communication Profile (CiA DS 301) визначає як устрою обмінюються даними і описує інтерфейс до нижчого рівнями мережі.

Основна область застосування СANopen - вбудовані роспределенние системи управління реального часу (embedded networks). СANopen фактично є стандартом і найбільш широко застосовуваним протоколом при створенні сучасних систем управління в машинобудуванні (обробні верстати різного призначення, термпопласт-автомати, поліграфічне обладнання), залізничному транспорті (DIN 25002-2), спеціальному транспорті, складному медичному обладнанні, ліфтах. CANopen не застосовується в АСУТП.

Загальна схема зв'язку пристроїв в CANopen

Протокол CANopen визначає кілька методів передачі повідомлень по мережі CAN. Ці повідомлення називаються об'єктами зв'язку (communication objects). CANopen підтримує синхронізувати передачу повідомлень, яка забезпечується об'єктами Sync і Time Stamp. Асинхронні повідомлення (або події) можуть пересилатися в будь-який момент часу. В цілому CANopen визначає чотири типи повідомлень (communication objects):

повідомлення управління мережею, наприклад Layer Management (LMT) і Network Management (NMT) повідомлення
так звані Service Data Objects (SDO)
так звані Process Data Objects (PDO)
Зумовлені повідомлення (Sync Object, Time Stamp Object, Emergency Object)

Ініціалізація і управління мережею

Сервіс управління мережею використовується для контролю стану пристроїв в мережі CANopen. В рамках сервісу управління мережею доступні наступні функції:

динамічне або статичне распределніе ідентифікаторів CAN для SDO / PDO з'єднань і сервісу обробки помилок,
управління станом роботи пристроїв і котроль режимів з'єднань в пристроях
періодичний опитування пристроїв для визначення збоїв в пристроях
замість опитування кожен пристрій може періодично посилати повідомлення про те, що воно функціонує нормально

Механізм передачі даних

CANopen визначає два абсолютно різних механізму передачі даних.

передача даних будь-якого розміру,
читання і запис будь-яких даних з підтвердженням,
швидка передача даних довжиною до 4 байт,
обрив з'єднання з будь-якого кінця з передачею помилки через мережу.

Process Data Object (PDO) механізм використовується для предачі з високою швидкістю високопріоритетних даних, так як PDO повідомлення не містять ніяких додаткових протокольних даних. За допомогою PDO можна передавати тільки дані довжина яких менше 8 байт. Формат даних PDO може бути фіксованим або може бути налаштований за допомогою SDO. PDO повідомлення можуть бути передані одним вузлом відразу декільком іншим вузлам одночасно.

CANopen підтримує кілька способів передачі даних реального часу.

При виникненні будь-якого події можна послати PDO повідомлення. Наприклад, пристрій дискретного вводу-виводу може відсилати стан своїх висновків в мережу при їх зміні. Такий спосіб дозволяє мінімізувати завантаження мережі і збільшити її пропускну здатність.

Можливий синхронний режим передачі даних. В цьому режимі пристрою синхронізують передачу даних в мережу з годинником Master пристрою. Цей режим особливо корисний коли контури управління замикаються через мережу (так звані мережеві системи управління).

Крім перерахованих вище способів передачі даних, можна використовувати передачу по запиту (polling). У будь-який момент можна використовувати PDO повідомлення для ініціації передачі даних пристроєм. Ця схема використовує RTR біт CAN кадру.