CANopen从站协议的设计与实现

建立PDO报文模块被其他两个模块调用，他的任务是根据映射参数表把对象字典中对象的数据复制进PDO报文中，交由其他模块处理，建立过程中需注意PDO报文的剩余容量。接收PDO模块的任务是完成PDO数据的解析，将数据放入指定对象中；发送模块负责根据CANopen协议规范，依据PDO通信参数，实现各种PDO传输方式，包括同步周期、同步事件预触发、异步事件触发等方式。
2．3．2 SDO模块
SDO模块是对象字典的远程访问接口，一般被用来进行节点参数配置和获取。它基于客户端服务器模式，每个访问请求都必须应答，实现了可靠的点对点数据传输。CANopen为SDO服务设计了5个请求／应答子协议，分别是：启动域下载／上传、域分段下载＼上传、中止域传送。
本文设计的SDO模块包含了访问发起模块和应答模块。访问发起模块的任务是根据上层的调用发起SDO通信，实现了5个访问子协议中的请求部分；应答模块则解析收到的SDO报文中携带的命令字，实现了5个访问子协议中的应答部分。
2．3．3 NMT模块
每个CANopen节点内都运行着一个状态机，状态转换由主节点控制，不同的状态对应不同的节点任务，也对应了不同的模块可用性。状态转换如图4所示。

本文实现的从节点NMT模块的任务是响应主站的NMT控制命令，并反馈自身状态，汇报错误信息。状态转换模块的流程：接收到NMT命令后，首先解析NMT命令字，检查状态转换合法性，然后设置节点状态，启停各功能模块：状态反馈模块采用了CiA组织推荐使用的心跳模式，即从节点周期性地向网络上发送包含自身状态信息的心跳报文，供主站和其他节点监视。
2．3．4 总体流程
借助于状态机，设计了如图5的程序运行总体流程。

从节点上电启动后，先进行必要的硬件初始化，如系统时钟、port、CAN接口、定时器、AD等，完成后设置节点状态为initialization，进入状态机，软件在状态机内循环运行。通信初始化函数主要负责初始化从节点的对象字典，节点初始化函数则负责将节点的输出置为上电值，设置完成后设置节点状态为pre-operational，软件运行至preoperational函数，这个函数的功能是协助主站完成对从节点的通信配置。当从节点收到start remote node命令后，进入operational状态，此状态包含了从节点的控制程序，即从节点开始正常运行，执行指定的底层任务，如数据采集、控制输出等。若节点接收到主站的stop remote node命令，则进入stopped函数，在此状态下从节点停止执行底层任务，等待主节点的启动命令。

3 实验
3．1 测试实验平台的搭建
为了测试本文的CANopen从节点协议，搭建了基于USB-CAN模块的测试平台，结构如图6所示。主站是装有ZLGCANTest的计算机，以USB-CAN通信模块作为CAN网络接口，实现与从站的连接。示波器监视总线波形，通信波特率设置为500kb／s。