1 引言
    城市軌道交通（Rail Transit）具有運(yùn)量大、速度快、安全、準(zhǔn)點(diǎn)、保護(hù)環(huán)境、節(jié)約能源和用地等特點(diǎn)。世界各國(guó)普遍認(rèn)識(shí)到：解決城市交通問題的根本出路在于優(yōu)先發(fā)展以軌道交通為骨干的城市公共交通系統(tǒng)。近幾年，國(guó)內(nèi)的城市軌道交通得到了快速發(fā)展，城市交通在一定程度上得到改善。軌道交通控制系統(tǒng)中各個(gè)設(shè)備之間需要通信，CAN總線是軌道交通行業(yè)中流行且應(yīng)用成熟的通信方式，基于CAN總線應(yīng)用層的CANopen協(xié)議對(duì)所有設(shè)備做出了“設(shè)備級(jí)”的規(guī)范。
    本期文章將介紹如何利用XGate-COP10模塊設(shè)計(jì)車廂空調(diào)控制器CANopen從站接口。
2 XGate-COP10簡(jiǎn)介
    XGate-COP10是一款CANopen從站協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊，內(nèi)部集成了CANopen從站協(xié)議棧，遵循CiA DS301 V4.02進(jìn)行設(shè)計(jì)，其內(nèi)部集成了網(wǎng)絡(luò)管理（NMT）、服務(wù)數(shù)據(jù)（SDO）、過程數(shù)據(jù)（PDO）、錯(cuò)誤管理等功能。同時(shí)也遵循了DS303-3指示燈以及DS305層設(shè)置（LSS）等相關(guān)協(xié)議，使模塊功能更強(qiáng)大。所有的功能均通過CiA提供的一致性測(cè)試軟件的測(cè)試，保證了與其他CANopen設(shè)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(shè)備中，其外觀如圖1所示。

3 車廂空調(diào)控制器CANopen接口硬件設(shè)計(jì)
    XGate-COP10硬件設(shè)計(jì)框圖如圖2所示。

    空調(diào)控制器MCU與XGate-COP10通過串口(TTL電平)進(jìn)行連接；用戶可以使用MCU的一個(gè)I/O口連接到XGate-COP10的復(fù)位引腳(RST)實(shí)現(xiàn)對(duì)模塊的復(fù)位控制。某些情況下還需要把XGate-COP10中斷信號(hào)輸出引腳連接到MCU的中斷輸入引腳，以便實(shí)時(shí)地處理RPDO數(shù)據(jù)。MCU只需預(yù)留1路串口、1路中斷輸入和1個(gè)I/O口即可。由于XGate-COP10內(nèi)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采用的是標(biāo)準(zhǔn)的CANopen協(xié)議，可以使用外接DIP開關(guān)來設(shè)置設(shè)備的節(jié)點(diǎn)地址和波特率以及外接LED指示燈來指示當(dāng)前模塊的CANopen狀態(tài)。
4 車廂空調(diào)控制器參數(shù)資源分配
    對(duì)于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，XGate-COP10有96 B輸入和96 B輸出存儲(chǔ)區(qū)供用戶使用，這些存儲(chǔ)區(qū)可以用于空調(diào)控制器與其他CANopen設(shè)備之間交換各項(xiàng)實(shí)時(shí)參數(shù)。
    對(duì)于非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，XGate-COP10提供了直接訪問對(duì)象字典的串口命令，用戶可以通過該命令對(duì)模塊的對(duì)象字典進(jìn)行讀寫，實(shí)現(xiàn)空調(diào)控制器MCU對(duì)CANopen網(wǎng)絡(luò)非實(shí)時(shí)參數(shù)的訪問。
    這樣，CANopen主站設(shè)備或其他從站設(shè)備與空調(diào)控制器的之間通信就變得十分方便。
    (1)資源分配
    空調(diào)控制器相關(guān)參數(shù)在XGate-COP10存儲(chǔ)區(qū)的分配情況如表1所示，用戶只需要把車廂溫度值、車廂風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)和故障信息寫入到對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)輸入存儲(chǔ)區(qū)，XGate-COP10就會(huì)按照CANopen協(xié)議的定義對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解析處理并通過TPDO發(fā)送到CAN總線上；來自主站的控制信息經(jīng)過解析之后存放于數(shù)據(jù)輸出緩沖區(qū)，用戶只需要從輸出緩沖區(qū)讀出即可。

    (2)實(shí)時(shí)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(chǔ)區(qū)的任意輸入輸出數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)，其數(shù)據(jù)映射示例如下表2所示。

5 空調(diào)控制器MCU對(duì)XGate-COP10的操作
    XGate-COP10提供了一個(gè)串口與空調(diào)控制器MCU進(jìn)行連接。為了方便用戶快速可靠地實(shí)現(xiàn)模塊與MCU通信，廣州致遠(yuǎn)電子有限公司提供了XGate-COP10串口協(xié)議的驅(qū)動(dòng)源碼。用戶可將實(shí)時(shí)更新的數(shù)據(jù)寫入輸入緩沖區(qū)，XGate-COP10自動(dòng)發(fā)送至主站或者是其他從站設(shè)備。用戶程序軟件操作流程示例如圖3所示。

6 結(jié)語
    經(jīng)過以上步驟，快速地實(shí)現(xiàn)了車廂空調(diào)控制器的CANopen接口，并能與其他CANopen設(shè)備進(jìn)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，用戶能獲得更大的成功。
    廣州致遠(yuǎn)電子有限公司提供各種接口的CANopen接口卡、CANopen終端設(shè)備(包括數(shù)據(jù)采集、電機(jī)控制等)、CANopen分析儀、網(wǎng)關(guān)及網(wǎng)橋、OPC服務(wù)器以及基于CANopen協(xié)議的整套組網(wǎng)方案及應(yīng)用開發(fā)。