1 引言
傳感器設備是工業(yè)自動化、儀器儀表及其他生產(chǎn)活動中使用最廣泛的設備之一。使用傳感器也是獲取自然和生產(chǎn)領域中信息的主要途徑與手段。早期傳感器設備都是直接與控制器進行連接，并且各個傳感器設備之間無法進行通信。在一個龐大的控制系統(tǒng)中，可能擁有各種各樣的傳感器設備，采用傳統(tǒng)的點對點通信方式，會導致整個系統(tǒng)布線復雜、運行效率低、維護成本高。CAN總線的推出使得系統(tǒng)布線得到最大程度的改善，基于CAN總線應用層的CANopen協(xié)議不僅改變了設備與控制系統(tǒng)之間的通信方式，更增加了設備級的診斷功能。CANopen設備子協(xié)議CiA DSP410將傾角傳感器描述為標準CANopen設備，為傾角傳感器定義了一系列的規(guī)范。
本期文章將介紹如何利用XGate-COP10模塊設計傾角傳感器的CANopen從站接口。
2 XGate-COP10簡介
XGate-COP10是一款CANopen從站協(xié)議轉換模塊，內部集成了CANopen從站協(xié)議棧，遵循CiA DS301 V4.02進行設計，其內部集成了網(wǎng)絡管理（NMT）、服務數(shù)據(jù)（SDO）、過程數(shù)據(jù)（PDO）、錯誤管理等功能。同時也遵循了DS303-3指示燈以及DS305層設置（LSS）等相關協(xié)議，使模塊功能更強大。所有的功能均通過CiA提供的一致性測試軟件的測試，保證了與其他CANopen設備良好的兼容性。
XGate-COP10為DIP24封裝，擁有較小的占位面積（6 cm2），非常容易集成到用戶設備中，其外觀如圖1所示。
3 傾角傳感器CANopen接口硬件設計
XGate-COP10硬件設計框圖如圖2所示。
傳感器控制板的MCU與XGate-COP10通過串口(TTL電平)進行連接；用戶可以使用MCU的一個I/O口連接到XGate-COP10的復位引腳(/RST)實現(xiàn)對模塊的復位控制。某些情況下還需要把XGate-COP10中斷信號輸出引腳連接到MCU的中斷輸入引腳，以便及時地處理RPDO數(shù)據(jù)。MCU只需預留1路串口、1路中斷輸入和1個I/O口即可。由于XGate-COP10內部未集成CAN收發(fā)器，推薦使用帶隔離的CAN收發(fā)器模塊CTM8251T。XGate-COP10采用標準的CANopen協(xié)議，可以使用外接DIP開關來設置設備的節(jié)點地址和波特率，以及外接LED指示燈來指示當前模塊的CANopen狀態(tài)。
4 傾角傳感器參數(shù)資源分配
對于實時數(shù)據(jù)，XGate-COP10有96 B的輸入存儲區(qū)和96 B的輸出存儲區(qū)供用戶使用，這些存儲區(qū)可以用于傳感器與其他CANopen設備之間交換各項實時參數(shù)。
對于非實時數(shù)據(jù)，XGate-COP10提供了直接訪問對象字典的串口命令，用戶可以通過該命令對模塊的對象字典進行讀寫，實現(xiàn)傳感器MCU對CANopen網(wǎng)絡非實時參數(shù)的訪問。
這樣，CANopen主站設備或其他設備和傳感器的之間通信就變得十分方便。
(1)資源分配
傳感器相關參數(shù)在XGate-COP10存儲區(qū)的分配情況如表1所示，用戶只需要把測量出來的角度值寫入到對應的數(shù)據(jù)輸入存儲區(qū)，XGate-COP10就會按照CANopen協(xié)議的定義對數(shù)據(jù)進行解析處理并通過TPDO發(fā)送到CAN總線上。
(2)實時數(shù)據(jù)傳輸配置
XGate-COP10中PDO數(shù)據(jù)可映射到數(shù)據(jù)存儲區(qū)的任意輸入輸出數(shù)據(jù)存儲區(qū)，其數(shù)據(jù)映射示例如表2所示。
5 傾角傳感器MCU對XGate-COP10的操作
XGate-COP10提供了一個串口與傳感器MCU進行連接。為了方便用戶快速可靠地實現(xiàn)模塊與MCU通信，廣州致遠電子有限公司提供了XGate-COP10串口協(xié)議的驅動源碼。用戶可將實時更新的傳感器數(shù)據(jù)寫入輸入緩沖區(qū)，XGate-COP10自動發(fā)送至主站或者是其他從站設備。用戶程序軟件操作流程示例如圖3所示。
6 結語
經(jīng)過以上步驟，我們快速地實現(xiàn)了傾角傳感器的CANopen接口，并能與其他CANopen設備進行通信。XGate-COP10的出現(xiàn)，使開發(fā)者不再為開發(fā)CANopen協(xié)議棧而苦惱，大大縮短了開發(fā)周期。相信在XGate-COP10的幫助下，開發(fā)者能獲得更大的成功。
廣州致遠電子有限公司提供各種接口的CANopen接口卡、CANopen終端設備(包括數(shù)據(jù)采集，電機控制等)、CANopen分析儀、網(wǎng)關及網(wǎng)橋、OPC服務器以及基于CANopen協(xié)議的整套組網(wǎng)方案及應用開發(fā)。