CAL (CAN Application Layer) a CANopen

Transkript

1 CAL (CAN Application Layer) a CANopen J. Novák České vysoké učení technické v Praze Fakulta elektrotechnická Katedra měření

2 Průmyslový distribuovaný systém na bázi sběrnice CAN Pressure sensor Stepper motor Proximity sensor T Modem Bus T Level sensor Camera Thermocouple System controller

3 Průmyslový distribuovaný systém na bázi sběrnice CAN Control level Ethernet + TCP/IP Process level Profibus, Foundation Fieldbus Sensor/Actuator level AS-I, Interbus, CAN Rychlá komunikace v reálném čase Senzory, akční členy Řídicí uzly

4 Struktura standardu CANopen Device profiles Interface profiles Application profiles CANopen manager Manufacturer specific profiles Communication Profile CAN Application Layer (CAL) ISO data link layer ISO physical layer ISO na fyzické (high-speed) a linkové vrstvě CAN na aplikační vrstvě Komunikační, aplikační profily a profily zařízení v uživatelské vrstvě

5 CAL CAN Application Layer Sada protokolů aplikační vrstvy CMS CAN Message Specification definuje a řídí přístup k proměnným, událostema doménám NMT Network Management implementuje adresaci uzlů řídí proces spouštění sítě DBT Distributor dynamická distribuce identifikátorů LMT Layer Management fyzická adresace, přiřazení NMT adres nastavení parametrů fyzické vrstvy

6 CAL základní mechanismy Client Server service-request service-confirmation service-indication service-response Producer Consumer(s) service-request service-indication

7 CMS CAN Message Specification Definuje tři základní typy objektů Proměnné, události, domény Objekty jsou definovány svými atributy Jméno, priorita, datový typ, přístup atd. Proměnné Slouží k přenosu procesních dat mezi uzly Základní nebo multiplexované Multiplexer představuje index Události Slouží k podpoře přenosu informace o výskytu asynchronní události Mohou přenášet i konkrétní hodnotu Domény Přenos nestrukturovaných dat Základní nebo multiplexované

8 NMT Network Management NMT Master + NMT Slave NMT Slave NMT Slave services Node object NMT Master services Remote node Remote object node Remote object node object NMT Slave services Node object CAN bus Node object NMT Slave services NMT Slave

9 NMT Network Management Poskytuje služby a protokoly pro Parametrizaci sítě Spuštění sítě Správu sítě Detekci a hlášení poruch Master Slave struktura Adresace uzlů NMT adresou (NodeID) Rozsah 0 255, 0 = broadcast Přiřazena LMT službou nebo alternativně Využívá identifikátor CAN rámce 0

10 DBT a LMT Distributor a Layer Management Distributor poskytuje možnost dynamického přiřazení identifikátorů rámcům během startu sítě Opět Master Slave struktura Příliš často se nepoužívá Alternativní metody přiřazení identifikátorů rámcům LMT umožňuje přiřazení NMT adresy na základě fyzické (LMT) adresy modulu, nastavení parametrů fyzické vrstvy Opět Master Slave struktura Příliš často se nepoužívá Alternativní metody přiřazení NMT adresy Alternativní metoda nastavení přenosové rychlosti

11 CANopen Struktura uzlu CANopen node Communication Object directory Application CAN PDO and SDO objects, NMT objects, special objects data types, communication and application objects application software, device profile implementation I/O Adresář objektů Datová struktura, obsahující definice všech objektů popisujících jak aplikační, tak komunikační chování daného modulu Komunikace a aplikace jsou parametrizovány daty z adresáře Komunikace se řídí komunikačním profilem, aplikace aplikačními profily či profilem zařízení

12 Inde x Význam Adresář objektů 0000 Není použit F Static Data Types (Statické datové typy) Obsahují definice standardních typů, po řadě: Boolean, Integer8, Integer16, Integer32, Unsigned8, Unsigned16, Unsigned32, Floating Point, Visible String, Octet String, Date, Time Of Day, Time Difference, Bit String, Domain F Complex Data Types (Složené datové typy) Předdefinované záznamy (struktury) složené ze standardních typů používané na všech zařízeních. Jsou to PDO Communication Parameters, PDO Mapping a SDO Parameter uložené na indexech 20, 21 a 22, kde na nultém sub-indexu nalezneme počet položek a na dalších čísla typů, ze kterých se záznam skládá. Rozsah 23-3F není definován a je rezervován pro budoucí standardní datové struktury F Manufacturer Specific Data Types (Specifické datové typy výrobce) Předdefinované záznamy (struktury) složené ze standardních typů specifické pro jednotlivá zařízení. Tento rozsah je volný pro výrobce k definování vlastních typů F Device Profile Specific Static Data Types (Statické datové typy specifické pro profil zařízení) Přidané jednoduché datové typy specifické pro profil zařízení, většinou je rezervován pro budoucí rozšíření profilu komunikace CANopen F Device Profile Specific Complex Data Types (Složené datové typy specifické pro profil zařízení) Přidané složené datové typy specifické pro profil zařízení 00A0-0FFF rezervováno pro budoucí použití FFF FFF FFF A000-FFFF Communication Profile Area (Oblast profilu komunikace) Parametry specifické pro profil komunikace CANopen, takzvané komunikační položky. Jejich specifikace je společná pro všechny typy zařízení. Nespecifikované objekty v tomto rozsahu jsou rezervovány pro budoucí použití. Manufacturer Specific Profile Area (Oblast profilu výrobce) Oblast je volná pro objekty výrobce zařízení Standardized Device Profile Area (Oblast profilu zařízení) Obsahuje data běžná pro třídu zařízení - standardizované parametry profilů zařízení rezervováno pro budoucí použití

13 SDO Service Data Object Protokoly pro přístup k adresáři objektů Využívá se protokolu pro multiplexované domény Parametrem je index, subindex Přístupová práva k objektům závisí na konkrétním objektu a také na stavu uzlu (NMT management) Při běhu sítě pouze čtení Možnost inicializovat aplikační i komunikační objekty během startu sítě SDO komunikace má nízkou prioritu vysoké identifikátory rámců

14 PDO Process Data Object Protokoly pro přenos procesních dat Využívá se protokolu pro uložené události (stored events) Každé PDO je definováno 2 objekty adresáře PDO Communication parameters PDO Mapping Komunikační parametry definují ID, podmínku vyslání, inhibit time Mapování definuje Maximálně 64 položek, které jsou jedním PDO přenášeny Mapování je obecně dynamické při startu sítě prostřednictvím SDO komunikace PDO komunikace má vyšší prioritu podle priority příslušného objektu (události)

15 Předdefinované komunikační objekty Definovány komunikačním profilem Sync Slouží pro synchronizaci vysílání některých objektů Protokol CMS proměnné Pouze pro zápis synchronous SYNC window SYNC SYNC SYNC period synchronous PDOs asynchronous PDOs time

16 Předdefinované komunikační objekty Definovány komunikačním profilem TimeStamp Slouží pro distribuci času Pro přesnou synchronizaci je k dispozici specielní protokol (High Resolution Synchronization Protocol) Emergency Slouží pro informaci o chybách a selháních aplikační části modulu Jsou definovány standardní chybové kódy

17 Profily zařízení, konfigurace sítě Slouží k unifikaci funkcí a způsobu implementace zařízení s obdobným určením Umožňuje náhradu zařízení jednoho výrobce zařízením jiného výrobce beze změny aplikačního SW, pokud jsou obě vyrobena podle shodného profilu Konfigurace sítě je podpořena tzv. EDS (Electronic Data Sheet) soubory Obsahují šablonu adresáře objektů daného modulu Lze je importovat do návrhových systémů a snadno z nich pak odvodit konkrétní obsah adresářů jednotlivých uzlů sítě