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CANopen Module und Profile

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CANopen Modules and Profiles

ANSI-C Softwaremodule zur Erweiterung mit Sonderfunktionen oder anderen CiA Profilen.

Übersicht

Neben den Kommunikationsobjekten des CiA 301 sind in CANopen auch verschiedene Applikationsobjekte in unterschiedlichen Geräteprofilen spezifiziert, um ein definiertes Verhalten der jeweiligen Geräteklasse zu gewährleisten. Für den Einsatz dieser Geräteprofile stellt port für seine CANopen Library Erweiterungsmodule zur Verfügung, die eine einfache Nutzung dieser Geräteprofile ermöglichen. Implementierungen für folgende Geräteprofile sind verfügbar:

CiA 301

SDO Block Transfer

CiA 301A

Multiplexed PDO’s

CiA 302

Flying Master

CiA 302

CANopen Redundancy Support

CiA 302

SDO Manager/SDO Requesting Devices

CiA 304

Safety-Relevant Communication

CiA 305

LSS Layer Setting Services

CiA 401

Generic I/O Modules

CiA 402

 Drives Support

 

Alle Module stehen im ANSI-C Sourcecode zur Verfügung und können mit allen Versionen der CANopen Library eingesetzt werden.

Beschreibung

CiA 301 SDO Block Transfer

Der SDO Transfer basiert auf dem Client/Server-Modell mit einer Bestätigung nach jedem Transfer. Die Übertragung großer Datenblöcke nimmt eine längere Zeit in Anspruch. Deshalb wurde dafür ein weiterer SDO-Mode definiert, der sogenannte SDO-Blocktransfer.

Bei Verwendung des Block Transfers erfolgt die Übertragung ohne den großen Overhead. Jeder Block besteht aus einer Sequenz von z. B. 127 CAN Telegrammen. 

CiA 301A Multiplexed PDO’s

Wenn eine Applikation eine große Menge von Daten mit den gleichen Eigenschaften hat, kann ein spezieller PDO-Typ verwendet werden, ein sogenanntes Multiplexed PDO (MPDO). MPDO’s übertragen mit jedem Telegramm den Index und den Sub-Index der entsprechenden Daten.

Die Datenlänge kann deshalb maximal 4 Byte betragen. Der übertragene Index und Sub-Index kann sowohl Index und Sub-Index des Objektverzeichnisses des Producers (MPDO Source Addressing Mode) als auch das des Consumers (MPDO Destination Addressing Mode) sein. 

CiA 302 Flying Master

 

Das Paket CiA 302 Flying Master ist eine Erweiterung zur CANopen Library von port und stellt Funktionen zur Realisierung der Flying Master Funktionalität für CANopen Master Geräte zur Verfügung, so dass auch bei Ausfall des Masters ein anderes Gerät im Netzwerk diese Aufgaben übernehmen kann.

Alle im Standard definierten Funktionen können selbständig realisiert werden:

  • Ermittlung von Mastergeräten im Netzwerk
  • Detektieren des aktiven Masters im Netzwerk
  • Prioritätsgesteuerte Master Aushandlung
  • Prüfung auf Mehrfach-Master 

Über Indikation-Funktionen wird die Applikation über alle Änderungen des Masterstatus im Netzwerk informiert. 

CiA 302 Redundante Kommunikation

Für den Einsatz von Kommunikationssystemen im Maritimen Bereich ist der Einsatz von redundanten Bussystemen erforderlich. Da nur die Kommunikation redundant auszulegen ist, können alle Dienste von CANopen mit diesem Paket genutzt werden. Über Funktionsaufrufe wird die redundante Kommunikation automatisch von der CANopen Library realisiert.

Die Information über weitere Ereignisse auf den Bussystemen wie Ausfall einer Linie, Wiedereinsatzfähigkeit, fehlende Kommunikation usw. werden über Indikation-Funktionen der Applikation bereitgestellt. Diese Funktionalität setzt zwei CAN Controller voraus. port bietet dafür umfangreiche Möglichkeiten zur Implementierung mit separaten CAN Controllern oder auf vielen Mikrocontrollern mit mehreren CAN Controllern. 

CiA 302 SDO Manager/SDO Requesting Devices

SDO Verbindungen sind immer exklusive Verbindungen zwischen einem Server und einem Client. Für den Betrieb von Konfigurations- oder Analysetools, aber auch für HMI’s, die nur temporär im Netzwerk vorhanden sind, ist der Aufbau von statischen SDO Verbindungen oftmals nicht möglich. Für diese Fälle ist die Nutzung von dynamisch erzeugten SDO-Verbindungen vorgesehen. Mit dem Erweiterungspaket CiA 302 SDO Manager/SDO Requesting Devices kann die CANopen Library von port um diese Funktionalitäten erweitert werden.

Das Paket enthält Funktionen, um einen SDO Manager als auch SDO Requesting Geräte zu erstellen. Alle im Standard beschriebenen Funktionen des SDO Managers werden bereitgestellt:

  • Verwalten der dynamischen SDO Verbindungen (Erstellen, Lösen, Einrichten, Überwachen)
  • Verwalten der SDO COB-Ids
  • Führen der SDO Verbindungstabelle

Über alle Ereignisse wird die Applikation mit einer Indikation-Funktion benachrichtigt.

Ebenfalls enthalten sind Funktionen, um dynamisch SDO Verbindungen bei einem SDO Manager anzufordern bzw. zu lösen:

  • Registrierung als SDO Requesting Device
  • Anfordern/Lösen von SDO Verbindungen
  • Anfordern aller Default SDO Verbindungen

 Für einen schnellen Einstieg sind neben der Dokumentation auch Beispielprogramme im Paket enthalten. 

CiA 303-3 LED Modul

 

Für die einheitliche Zustands- und Fehleranzeige bzw. Fehlerdiagnose von CANopen Geräten steht das Erweiterungsmodul LED zur Verfügung. Es ist Bestandteil des Lieferumfanges der CANopen Library.

Entsprechend den Vorgaben im Standard CiA 303-3 können eine NMT- und eine Error-LED als zwei einfarbige oder eine zweifarbige LED eingebunden werden. Die Zustandsmaschine für die Steuerung der LEDs ist im Paket realisiert. Die gewünschte LED Konfiguration wird über das Konfigurationstool eingestellt.

Bei einem Zustandswechsel von NMT- oder Fehlerzustand wird eine Indikation-Funktion aufgerufen, in der die Ansteuerung für das Löschen und Setzen der jeweiligen LED erfolgt.

Das LED-Modul gehört zum Standard-Lieferumfang der CANopen Library. 

CiA 304 Sicherheitsrelevante Kommunikation

 

Um sicherheitsrelevante Daten über den CAN-Bus zu übertragen, müssen erweiterte Sicherungsmaßnahmen installiert werden. Die Kommunikation erfolgt mit sogenannten SRDOs (Safety Relevant Data Object), die mit Kommunikations- und Mapping-Daten ähnlich wie PDOs behandelt werden. Zu den zusätzlichen Sicherungsmechanismen gehören:

  • Senden der Daten im Original als auch im invertierten Zustand mit unterschiedlichen COB-IDs
  • Überwachung des zyklischen Sendens und der Reihenfolge der Daten
  • Sicherung der Kommunikations- und Mapping-Daten über eine CRC Prüfsumme
  • zusätzliches Freigabeflag im Objektverzeichnis

Um höchstmögliche Sicherheit zu gewährleisten, können alle Überwachungsfunktionen mit Funktionen der CANopen Library realisiert werden, sollten aber aus sicherheitstechnischen Gründen vom Anwender implementiert werden.

Das Erweiterungspaket stellt weitere Maßnahmen für die Sicherung der Daten-Konsistenz im Objektverzeichnis bereit:

  • Änderung der Kommunikations- und Mapping-Daten ist nur im Zustand PRE-OPERATIONAL erlaubt
  • bei Änderung eines Eintrages verlieren alle Daten ihre Gültigkeit
  • Mapping-Daten werden auch invertiert gespeichert
  • eine CRC Prüfsumme über alle Daten eines SRDO’s wird beim Übergang nach OPERATIONAL automatisch geprüft.

Damit sind alle im Standard vorgesehenen Sicherungsmaßnahmen realisierbar. 

CiA 305 Layer Setting Services

 

Das Erweiterungspaket LSS (Layer Setting Services) zur CANopen Library enthält alle Funktionen, um CANopen Geräte als LSS Master oder LSS Slave betreiben zu können und somit unkonfigurierte Geräte im Netzwerk über die Hersteller-, Produkt-, Serien- und Revisionsnummer zu identifizieren und jedem Gerät eine neue Knotennummer oder Bitrate zuzuweisen.

Die Konfiguration über LSS kann nur von CANopen Master Geräten aus erfolgen. Über Funktionsaufrufe können die im Netzwerk vorhandenen Slaves ermittelt und auch einzeln adressiert werden. Über Indikation-Funktionen werden die Antworten der Slave Geräte bereitgestellt.

LSS Slave Geräte reagieren auf die Anfragen des LSS Masters. Diese Antworten werden automatisch von der CANopen Library generiert und versendet. Erst bei der Ankunft von neu einzustellenden Parametern wie Knotennummer oder Bitrate wird die Applikation über eine Indikation-Funktion informiert. Zum Einsatz des LSS Paketes stehen auch ausführbare Beispiele zur Verfügung, die einen einfachen Einstieg ermöglichen.

Das Erweiterungsmodul für CANopen-LSS Funktionalität ist Bestandteil des Lieferumfanges der CANopen Library.

CiA 401 Generic I/O Module

Das Geräteprofil für allgemeine E/A-Module ist eine Erweiterung zur CANopen Library von port und stellt Funktionen zur Realisierung von CANopen I/O-Geräten bereit, die sich konform zum Geräteprofil CiA 401 verhalten. Die verfügbaren Funktionen realisieren die im Standard beschriebene Funktionalität wie logische Verknüpfungen, Polaritätsumschaltung, Filtermechanismen, Grenzwertüberwachungen u.a. Der Anwender muss lediglich Funktionen für die Bedienung der Hardware bereitstellen. 

Eine zum Lieferumfang gehörende Dokumentation beschreibt die Einbindung des Moduls in die Applikation. 

CiA 402 Drives Support

Für die Implementierung von Geräten entsprechend dem Geräteprofil CiA 402 stehen bei port vielfältige Erfahrungen aus kundenspezifischen Projekten zur Verfügung. Neben der Bereitstellung von grundlegenden Sourcekode-Funktionen zur Steuerung der Drives-Statemaschine ist auch eine Datenbank für das Profil CiA 402 für das CANopen Design Tool verfügbar, die eine schnelle Erstellung der notwendigen Objekte ermöglicht. Nicht zuletzt können wir Ihnen auch unsere Hilfe bei der nicht ganz einfachen Implementierung der Profilfunktionen anbieten.

Für den Test einer Implementierung nach CiA 402 steht Ihnen unser CANopen Device Monitor mit einer antriebsspezifischen Erweiterung zur Verfügung. Inspizieren Sie die Antriebs-Statemachine oder Betriebsarten grafisch.

Bestellinformationen

  • 0564/50 CiA 401 Quellcode Generic I/O Module
  • 0564/51 CiA 401 Quellcode und Profildatenbank für Generic I/O Module
  • 0564/52 CiA 302 Quellcode Flying Master
  • 0564/55 CiA 304 Quellcode Safety-Relevant Communication
  • 0564/57 CiA 307 Quellcode CANopen Redundancy
  • 0564/58 CiA 304 Quellcode und Profil-Datenbank für Safety-Relevant Kommunikation
  • 0564/60 CiA 302 Quellcode dyn. SDO Manager/ SDO Requesting Devices
  • 0564/62 CiA 301A Quellcode Multiplexed PDO’s
  • 0564/63 CiA 301 Quellcode SDO Block Transfer
  • 0564/66 CiA 402 Quellcode (Template für Antriebsfunktionalität)
  • 0564/67 CiA 402 Quellcode (Template für Antriebsfunktionalität) und Profildatenbank

Datenblatt

Laden Sie das Produktdatenblatt herunter.

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