PIC18單片機的CANopen通信協議

　　在此例中，PDO報文是在對象字典中用通信參數和映射參數來描述的。通信參數決定哪個COB―ID將被PDO使用，此例中RPD0的COB―ID為286，TPDO的COB―ID為187。映射參數包含映射到PDO里的對象在對象字典中的索引和子索引，以及對象的數據長度。此例中映射到RPDO里的對象在對象字典中的索引為3200，子索引為OO，長度為2；映射到TPDO里的對象在對象字典中的索引為3100，子索引為00，長度為1。另外某些相關變量也由對象字典所描述，可以通過sD0對象傳輸方式進行下載修改或上傳觀察。此例中的上限溫度、下限溫度，就由對象字典主索引3000、子索引00和主索引3001、子索引00分別描述。

　　2．3 節點的CANopen協議的軟件實現

　　在節點上實現CANopen協議軟件，首先要實現節點接收報文和發送報文的功能。接收報文的過程是，一旦有接收中斷產生，就把CAN接收緩沖區接收到的數據和地址放到一內部陣列中，對接收到的報文進行分析，并送去執行相應的子函數(NMT報文接收處理子函數、SDO報文接收處理子函數、心跳報文接收處理子函數、SDO報文接收處理子函數)，最后返回主程序。發送報文的過程是，把需要發送的變量放到對象字典里，再把它們映射封裝成相應的對象，最后將報文發送到總線上。

　　主程序按照通信流程編寫，模塊上電后先進行通信初始化。其首先初始化CANopen協議中的通信相關參數、對象字典、節點號，再初始化CAN控制器的硬件，包括單片機的內部寄存器、定時器、串行口、CAN控制器。通信初始化后自動進入節點初始化，并進行一些特定用戶的初始化。完成后，發送一個啟動報文自動進入預操作狀態。此時用戶的程序循環執行著，在每個循環里，調用接收報文1次。這個模塊用來檢查接收到的對象，并作相應的處理。在NMT報文到來之前一直持續在預操作狀態。在這個狀態里，節點可以通過SD0被配置和設置參數，但是不允許發送PDO。在相應的NMT報文到來后，即收到啟動遠程節點命令后，進入操作狀態，在這個狀態就可以進行正常的通信了。在收到NMT報文，即停止遠程節點命令，節點進入了停止狀態，從而停止PDO和SDO通信。

　　3 實驗結果

　　在軟件設計中編寫了與上位機的通信模塊程序，可以將每個節點接收和發送報文的ID號、數據長度、數據轉發到串口，便于上位機進行觀測。

　　圖3為系統傳輸數據的過程，溫度傳感節點發送報文過程為發送自啟動報文后以周期為1 s發送心跳報文，以周期為100 ms發送PDO1報文，發送數據為傳感溫度(分別為19°，20°，…，21°…)。上限溫度和下限高溫都為20°時，溫度調節節點接收報文過程為接收到NMT報文命令后進入操作狀態，不斷接收PDOl報文。溫度調節節點發送報文過程為發送自啟動報文后以周期為1 s發送心跳報文，以事件觸發方式發送PDOO報文(發送數據為工作狀態長度為1，當接收到的溫度低于20°時發送數據為02表示加熱，當接收到的溫度高于20°時發送數據為01表示降溫，當接收的溫度為20°時發送數據為OO表示保持)，狀態顯示燈不斷閃爍紅色、黃色、藍色。如在命令節點中發送SDO報文改變對象字典中的上限溫度和下限溫度，再觀察各節點變化。情況1，當上限溫度低于20°(為15°)時，溫度調節節點一直在降溫狀態，狀態顯示燈為紅色。情況2，當下限溫度高于20°(為25°)時，溫度調節節點一直在加熱狀態，狀態顯示燈為黃色，情況3，當上限溫度高于20°(為25°)，下限溫度低于20°(為15°)時，溫度調節節點一直在保持狀態，狀態顯示燈為藍色。命令節點在液晶顯示屏中顯示實時溫度，在狀態顯示燈中顯示實時狀態。

　　命令節點進行NMT對象操作時再觀察各節點狀態：當按下按鈕1時，節點進入欲操作狀態；當按下按鈕2時，節點重啟。

　　從以上兩個實驗可以看出，整個系統在運行過程中達到了滿意的控制效果，實現了基于CANopen協議的對象數據的交換，通信傳輸理想。

　　結 語

　　應用PIC18單片機自行開發的基于CANopen協議的節點，實現了對4種通信對象信息的通信處理，并通過測試驗證了系統信息傳遞的可靠性、準確性和實時性，很好地滿足了基于CANopen協議的溫度測控系統的要求；對于CANopen在國內的應用和普及，以及CAN網絡和驅動產品盡早和國際接軌，具有重要的意義。