CANopen轻松入门四

显示全部楼层 · 2024-1-9 09:17:56

1、网络管理NMT

前文所述，一个CANopen网络中为了保证可靠、可控，必须要NMT网络管理，就像一个军队一样，要令行禁止，才能达到稳定、高效的目标。如图6.1所示。指挥员（NMT主机）通过发号施令，士兵（NMT从机）进行自由俯卧训练，这样整个训练都是有序的。

网络管理与部队管理

所以每个CANopen从节点的CANopen协议栈中，必须具备NMT管理的相应代码，这是节点具备CANopen协议的最基本的要素。

1.1 NMT节点状态

NMT管理涉及到一个CANopen节点从上电开始的6钟状态，包括：

1.初始化（Initializing）：节点上电后对功能部件包括CAN控制器进行初始化

2.应用层复位(Application Reset）：节点中的应用程序复位(开始）,比如开关量输出模拟量输出模拟量输出的初始值;

3.通讯复位（Communication reset）:节点的CANopen通讯复位（开始)，从这个时刻，此节点就可以进行CANopen通讯了

4.预操作状态（Pre-operational）：节点的CANopen通讯处于操作就绪状态，此时此节点不能进行PDO通信，而可以进行SDO进行参数配置和NMT网络管理的操作；

5.操作状态（operational）：节点收到NMT主机发来的启动命令后，CANopen通讯被激活，PDO通信启动后，按照对象字典里面规定的规则进行传输，同样SDO也可以对节点进行数据传输和参数修改；

6.停止状态（Stopped）：节点收到NMT主机发来的停止命令后，节点的PDO通信被停止，但SDO和NMT网络管理依然可以对节点进行操作；

除了初始化状态，NMT主机通过NMT命令可以让网络中任意一个的CANopen节点进行其他5种状态的切换。如图所示。

当然CANopen节点也可以程序自动完成这些状态的切换。.。

NMT管理状态转换图

2 、NMT节点上线报文

任何一个CANopen从站上线后，为了提示主站它已经加入网络（便于热插拔），或者避免与其他从站Node-ID冲突。这个从站必须发出节点上线报文（boot-up），如图6.3所示，节点上线报文的ID为700h+Node-ID，数据为1个字节0。生产者为CANopen从站。

NMT节点上线报文

3、NMT节点状态与心跳报文

为了监控CANopen节点是否在线与目前的节点状态。CANopen应用中通常都要求在线上电的从站定时发送状态报文（心跳报文），以便于主站确认从站是否故障、是否脱离网络。

如图所示，为心跳报文发送的格式，CANID与节点上线报文相同为700h+Node-ID，数据为1个字节，代表节点目前的状态，04h为停止状态，05h为操作状态，7Fh为预操作状

NMT节点状态与心跳报文

CANopen从站按其对象字典中1017h中填写的心跳生产时间（ms）进行心跳报文的发送，而CANopen主站（NMT主站）则会按其1016h中填写的心跳消费时间进行检查，假设超过诺干次心跳消费时间没有收到从站的心跳报文，则认为从站已经离线或者损坏。

4 NMT节点守护

在早期CANopen应用中，还有一种可以通过轮询模式监视从站状态的节点守护模式，它与心跳报文模式二者不能并存。通过节点守护，MNT主机可以检查每个节点的当前状态。

数据部分包括一个触发位（bit7），触发位必须在每次节点保护应答中交替置“0”或者“1”。触发位在第一次节点保护请求时置为“0”。位0到位6（bits0～6）表示节点状态，可为表中的数值。

节点守护状态

由于远程帧在CAN发展中逐渐被淘汰，而节点守护由于需要更多的主站开销与增加网络负载，CiA协会已经不建议使用，被心跳报文所取代

5 NMT节点状态切换命令

NMT网络管理中，最核心的就是NMT节点状态切换命令，这是NMT主站所进行网络管理的“命令”报文。使用者必须牢记这些命令。

CANID均为000h，具备最高的CAN优先级。数据为2个字节：

第1个字节代表命令类型：

01h为启动命令（让节点进入操作状态）；

02h为停止命令（让节点进入停止状态）；

80h为进入预操作状态（让节点进入预操作状态）；

81h为复位节点应用层（让节点的应用恢复初始状态，比如列车门都恢复打开状态）；

82h为复位节点通讯（让节点的CAN和CANopen通讯重新初始化，一般用于总线收到干扰，导致节点总线错误被动，或者总线关闭时）。

第二个字节代表被控制的节点Node-ID，

如果要对整个网络所有节点同时进行控制，则这个数值为0即可。

节点状态切换命令

2、CANopen主站设备

通常NMT主站也称为CANoepn主站，上文所述为CANopen最基本的NMT操作，而作为一个完整的CANopen 主站设备，设备模型如图6.6所示。为了满足管理整个CANopen网络的从站设备，需要具备以下功能：

支持PDO、SDO发送与接收；

支持NMT网络管理；

支持PDO 通信类型并能够支持监控每一个PDO 目标；

LSS 层设置功能：从站波特率设置、从站节点编号设置；

支持从站管理功能：类型与名称读取、对象字典读写；

紧急报文发送功能；

扩展CANopen标准指示灯功能。

CANopen设备模型

目前有二种形式的主站，一种是可编程控制器（PLC）中的一个单元，它的内部集成了CANopen的主站功能，这个单元能连接到CANopen总线，同时因为它是PLC中的一个单元，它能与PLC的CPU交换数据，因此通过编写PLC程序对它所连接的CANopen从站进行管理和控制。

带CANopen的PLC

另一种是通过PC扩展一个CANopen主站通信卡，从而令PC具有管理CANopen通信网络的能力。推荐使用PCI 总线或USB 总线来扩展CANopen通信卡

CANopen主站卡

本文章转载自广州致远（原文作者周立功、黄敏思）

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