傾角傳感器CANopen通信的快速實現：基于CANopen協議的XGate-COP10應用

1 引言

傳感器設備是工業自動化、儀器儀表及其他生產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中，可能擁有各種各樣的傳感器設備，采用傳統的點對點通信方式，會導致整個系統布線復雜、運行效率低、維護成本高。CAN總線的推出使得系統布線得到最大程度的改善，基于CAN總線應用層的CANopen協議不僅改變了設備與控制系統之間的通信方式，更增加了設備級的診斷功能。CANopen設備子協議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。

圖1 XGate-COP10外觀

2 XGate-COP10簡介

XGate-COP10是一款CANopen從站協議轉換模塊，內部集成了CANopen從站協議棧，遵循CiA DS301 V4.02進行設計，其內部集成了網絡管理（NMT）、服務數據（SDO）、過程數據 （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。

圖2 硬件設計框圖

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數據。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收發器，推薦使用帶隔離的CAN收發器模塊CTM8251T。XGate-COP10采用標準的CANopen協議，可以使用外接DIP開關來設置設備的節點地址和波特率，以及外接LED指示燈來指示當前模塊的CANopen狀態。

4 傾角傳感器參數資源分配

對于實時數據，XGate-COP10有96 B的輸入存儲區和96 B的輸出存儲區供用戶使用，這些存儲區可以用于傳感器與其他CANopen設備之間交換各項實時參數。

對于非實時數據，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，實現傳感器MCU對CANopen網絡非實時參數的訪問。

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

傳感器相關參數在XGate-COP10存儲區的分配情況如表1所示，用戶只需要把測量出來的角度值寫入到對應的數據輸入存儲區，XGate-COP10就會按照CANopen協議的定義對數據進行解析處理并通過TPDO發送到CAN總線上。

(2)實時數據傳輸配置

XGate-COP10中PDO數據可映射到數據存儲區的任意輸入輸出數據存儲區，其數據映射示例如表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模塊與MCU通信，廣州致遠電子有限公司提供了XGate-COP10串口協議的驅動源碼。用戶可將實時更新的傳感器數據寫入輸入緩沖區，XGate-COP10自動發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

經過以上步驟，我們快速地實現了傾角傳感器的CANopen接口，并能與其他CANopen設備進行通信。XGate-COP10的出現，使開發者不再為開發CANopen協議棧而苦惱，大大縮短了開發周期。相信在XGate-COP10的幫助下，開發者能獲得更大的成功。

圖3 XGate-COP10軟件設計流程圖

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