CANopen從站協議的設計與實現

建立PDO報文模塊被其他兩個模塊調用，他的任務是根據映射參數表把對象字典中對象的數據復制進PDO報文中，交由其他模塊處理，建立過程中需注意PDO報文的剩余容量。接收PDO模塊的任務是完成PDO數據的解析，將數據放入指定對象中；發送模塊負責根據CANopen協議規范，依據PDO通信參數，實現各種PDO傳輸方式，包括同步周期、同步事件預觸發、異步事件觸發等方式。
2．3．2 SDO模塊
SDO模塊是對象字典的遠程訪問接口，一般被用來進行節點參數配置和獲取。它基于客戶端服務器模式，每個訪問請求都必須應答，實現了可靠的點對點數據傳輸。CANopen為SDO服務設計了5個請求／應答子協議，分別是：啟動域下載／上傳、域分段下載＼上傳、中止域傳送。
本文設計的SDO模塊包含了訪問發起模塊和應答模塊。訪問發起模塊的任務是根據上層的調用發起SDO通信，實現了5個訪問子協議中的請求部分；應答模塊則解析收到的SDO報文中攜帶的命令字，實現了5個訪問子協議中的應答部分。
2．3．3 NMT模塊
每個CANopen節點內都運行著一個狀態機，狀態轉換由主節點控制，不同的狀態對應不同的節點任務，也對應了不同的模塊可用性。狀態轉換如圖4所示。

本文實現的從節點NMT模塊的任務是響應主站的NMT控制命令，并反饋自身狀態，匯報錯誤信息。狀態轉換模塊的流程：接收到NMT命令后，首先解析NMT命令字，檢查狀態轉換合法性，然后設置節點狀態，啟停各功能模塊：狀態反饋模塊采用了CiA組織推薦使用的心跳模式，即從節點周期性地向網絡上發送包含自身狀態信息的心跳報文，供主站和其他節點監視。
2．3．4 總體流程
借助于狀態機，設計了如圖5的程序運行總體流程。

從節點上電啟動后，先進行必要的硬件初始化，如系統時鐘、port、CAN接口、定時器、AD等，完成后設置節點狀態為initialization，進入狀態機，軟件在狀態機內循環運行。通信初始化函數主要負責初始化從節點的對象字典，節點初始化函數則負責將節點的輸出置為上電值，設置完成后設置節點狀態為pre-operational，軟件運行至preoperational函數，這個函數的功能是協助主站完成對從節點的通信配置。當從節點收到start remote node命令后，進入operational狀態，此狀態包含了從節點的控制程序，即從節點開始正常運行，執行指定的底層任務，如數據采集、控制輸出等。若節點接收到主站的stop remote node命令，則進入stopped函數，在此狀態下從節點停止執行底層任務，等待主節點的啟動命令。

3 實驗
3．1 測試實驗平臺的搭建
為了測試本文的CANopen從節點協議，搭建了基于USB-CAN模塊的測試平臺，結構如圖6所示。主站是裝有ZLGCANTest的計算機，以USB-CAN通信模塊作為CAN網絡接口，實現與從站的連接。示波器監視總線波形，通信波特率設置為500kb／s。