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CANOpen系列教程15_NMT网络网络和相关源码说明

strongerHuang strongerHuang 2021-01-31

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    本教程由作者strongerHuang于2018年12月原创发布。

标签:CAN、 CANOpen、 CanFestival

版权所有:禁止商用

申明:该文档仅供个人学习使用,转载请公众号联系作者授权。


1写在前面

该系列教程13、14讲述了移植相关内容,以及提供给大家可直接编译、下载运行的源码工程,想必你已经掌握了一些基础的知识了。


在《CANOpen系列教程08_CANOpen通信接口引导学习》中,引导大家参看《CANopen轻松入门》通信接口的相关知识。而没有在文中具体描述关于CANOpen通信接口的知识。


原因在于通信接口的内容太多,单纯的去看这些内容,容易让人产生更多困惑。


对于程序员来说,结合源代码来理解相关理论知识更加容易。所以,我将其留在了这后面来讲述。


下面结合移植好的源代码,讲述CANOpen网络管理(NMT:Network management)的相关知识。


2

关于网络管理NMT

在CANOpen网络中,分主站和从站,而通常由主站来管理整个网络。比如:复位、停止等。


《CANopen轻松入门》中军队的例子说的很好:一个军队,如果没有指挥员来管理,下面士兵岂不乱套了。


例子中指挥员就是CANOpen中的网络管理主站,士兵就是从站


重要的一点:每个 CANopen 从节点的 CANopen 协议栈中,必须具备 NMT 管理的相应代码。也就是说从站是被接收管理。


当然,我们使用的Canfestival这套免费框架,大家不必担心,肯定是具有相关代码,我们需要明白怎么使用这套源码即可。


3

NMT网络管理节点状态

3.1 6种节点状态

NMT网络管理主要包含以下6种状态:

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、模拟量输出的初始值;


3.通讯复位(Communication reset):节点中的CANopen通讯复位(开始),从这个时刻起,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;


NMT网络管理6种状态如上图所示,其中1 --- 15各处代表含义:

(1):Power on上电初始化


(2):Automatic switch to Pre-operational自动切换预操作状态


(3) 、(6):NMT switch to Operational网络管理切换到操作状态


(4)、(7):NMT switch to Pre-operational网络管理切换到预操作状态


(5)、(8):NMT switch to Stopped网络管理切换到停止状态


(9)、(10)、(11):NMT switch to Application reset网络管理切换到应用层复位状态


(12)、(13)、(14):NMT switch to Communication reset网络管理切换到通讯复位状态


(15):Power-off or hardware reset掉电或硬件复位


3.2 源码说明

通过上面描述,需要知道两点重要内容:主站进行网络管理,网络各个节点有多种状态。当然,一个时刻只能一种状态。


在Canfestival框架源码中,主站可通过masterSendNMTstateChange这个函数接口来管理网络节点的状态。可以理解为:主站控制,或切换从站节点的状态


这里需要理解masterSendNMTstateChange这个函数接口的用法,也就是说接口含义,以及参数。


比如:主站上电之后,让网络中节点0x01复位:


这里我们结合《CANOpen系列教程13》提供的代码基础上,添加一行管理节点0x01的代码:

masterSendNMTstateChange(&TestMaster_Data, 0x01, NMT_Reset_Node);


第1个参数TestMaster_Data:主站对象字典

第2个参数0x01:节点(从站)ID

第3个参数NMT_Reset_Node:复位节点


第1,2个参数很好理解,第3个参数是通过宏定义在def.h中,总共5种状态,如下图:


写到这里,相信大家对网络管理节点有一定认识了,初学者可以多结合代码理解。


4

NMT网络管理节点上线报文

该教程上一篇文章末尾讲述运行效果时,提供了一张运行时CAN总线数据的截图:


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)。


节点上线报文的 ID 为:700h + Node-ID, 数据规定为0。 生产者(Producer)为 CANopen 从站。如下图:


5

NMT网络管理心跳报文

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。


格式:

CAN-ID:700h + Node-ID

数据:一字节状态


在《CANOpen系列教程13》提供例程中,就是包含一个心跳报文。心跳报文比较简单,请结合上图理解。


注意:

1.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。


2.CANopen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。


    还有一些网络管理相关内容,大家可以结合这种思路去理解,建议参看:

1.CiA 301 V4.2.0网络管理章节

2.周立功的CANOpen轻松入门


6

说明

1.该文档仅供个人学习使用,版权所有,禁止商用。


2.本文由我一个人编辑并整理,难免存在一些错误。


3.本文收录于公众号「strongerHuang」,关注微信公众号回复【CANOpen系列教程】即可查看全系列教程。  


7最后

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