2018-03-22 • CANopen，CANopenNode，学习，代码

CANopenNode学习（2）

学习 CANopenNode 的最终目的是：结合其 API 在 PIC18F 单片机上开发 CANopen 通信节点，并采集、传递和处理信号。
英语及专业水平有限，如有纰漏和表达不周，请及时与我联系，谢谢。

文中使用的 CANopenNode V1.1 源码和文件可以在这里下载
新的工程已经转移到 GitHub 可以支持 PIC32 等更多的 MCU。

由于 v1.1 版本涵盖了 PIC18F 的实例和工程文件，并有详细的手册和使用指南，所以选择 v1.1 版本作为入门学习。下面的章节主要依据教程。

CANopenNode V1.1 采用许可 GNU Free Documentaion License.

接上文：CANopenNode学习（1）

3.4 动力装置的编程

动力装置基于 _blank_project。所有的差异都会标识出来。它将是相当先进的智能控制设备，可根据网络状态，运行状态，其他节点的状态，远程传感器的温度以及温度上限和下限的内部保持变量来控制加热器和冷却器。

打开工程 Tutorial_Power

3.4.1 向对象字典添加变量 – CO_OD.c文件

添加下面表中的变量：

索引与子索引	变量名	类型	存储类型	访问类型
0x3000， 0x00	`TempLo`	UNSIGNED 16	Flash	Read/Write
0x3001， 0x00	`TempHi`	UNSIGNED 16	Flash	Read/Write
0x3100， 0x00	`Status`	UNSIGNED 8	RAM	Read only
0x3200， 0x00	`RemoteTemperature`	UNSIGNED 16	RAM	Read/Write

TempLo 单位是摄氏度，若温度低于它，则加热器打开。同样 TempHi 单位也是摄氏度，温度比它高时，冷却器打开。TempLo 和 TempHi 都是保持性的，并且与PDO没有关系。它们可以从网络端（通过SDO客户端）写入，但不能通过程序直接更改。在写入期间，微控制器被冻结约20ms。作为保持性变量的替代方法，可以将EEPROM与RAM结合使用。例如变量 PowerOnCounter。

Status 和 RemoteTemperature 是两个RAM变量，可以映射到 PDO。这里讨论了 PDO 和变量之间连接的不同方法。

Status 包含有关加热器和冷却器的状态信息。它有自己的变量。稍后会显示代码，它将确定状态的变化，然后将变量的内容复制到 TPDO 并触发 PDO。

RemoteTemperature 是从远程传感器接收的以摄氏度为单位的温度。它使用来自 RPDO 0 的前两个字节的内存。所以当 RPDO 到达时，可以立即读取 RemoteTemperature 而无需另外复制。

Status 使用自己的变量并不是规定的。它也可以使用 TPDO 中的内存，与 RemoteTemperature 相似。它可以由事件定时器触发。但是不可能确定状态的改变。

有时需要对 RPDO 使用单独的变量。如果程序正在读取 RPDO 数据，而 RPDO 到达并以高优先级中断进行处理，然后程序读取后半部分数据，则可能会有危险。程序有一半来自旧 RPDO 数据，一半来自新 RPDO！因此最好在读取期间禁用中断。在我们的案例中，这不是必需的，因为我们只使用一个字节。

从低优先级定时器中断函数安全读取 RPDO，示例如下：

if(CO_RPDO_New(0)){
    CO_DISABLE_CANRX_TMR();
    ODE_Write_Digital_Output.DWORD[0] = CO_RPDO(0).DWORD[0];
    CO_RPDO_New(0) = 0;
    CO_ENABLE_CANRX_TMR();
}

变量定义并赋初值。在 Manufacturer specific variables 部分添加代码：

/*0x3000*/  ROM UNSIGNED16 TempLo = 18;
            // 低于此值加热器打开
/*0x3001*/  ROM UNSIGNED16 TempHi = 25;
            // 高于此值冷却器开启
/*0x3100*/  tData1byte Status = 0;
/*0x3200*/
#define RemoteTemperature   CO_RPDO(0).WORD[0]

确认写入对象字典的值，在 CO_OD_VerifyWrite 函数中添加代码：

case 0x3000: //TempLo
    if((*((unsigned int*)data) > 35) ||
       (*((unsigned int*)data) >= TempHi))
            return 0x06090031L;     //Value of param. written too high
    break;
case 0x3001: //TempHi
    if((*((unsigned int*)data) < 5) ||
        (*((unsigned int*)data) <= TempLo))
            return 0x06090032L;     //Value of param. written too low
    break;

将变量添加到对象字典。此时要留心，索引和子索引必须在整个 CO_OD 数组中排序。在 Manufacturer specific 部分添加代码：

OD_ENTRY(0x3000, 0x00, ATTR_RW|ATTR_ROM, TempLo),
OD_ENTRY(0x3001, 0x00, ATTR_RW|ATTR_ROM, TempHi),
OD_ENTRY(0x3100, 0x00, ATTR_RO, Status),
OD_ENTRY(0x3200, 0x00, ATTR_RWW, RemoteTemperature),

关于 CO_OD.c 文件的部分在这里就结束了。在 CO_OD.h 中将声明上面的变量和PDO映射。在 User.c 中将使用变量，并触发TPDO。

3.4.2 配置工程 - CO_OD.h文件

代码以等宽字符显示，与 _blank_project 不同的地方已做标识。

Setup CANopen 部分代码：

#define CO_NO_SYNC              0   //<<
#define CO_NO_EMERGENCY         1   
#define CO_NO_RPDO              1   //<<
#define CO_NO_TPDO              1   //<<
#define CO_NO_SDO_SERVER        1
#define CO_NO_SDO_CLIENT        0
#define CO_NO_CONS_HEARTBEAT    2   //<<
#define CO_NO_USR_CAN_RX        0
#define CO_NO_USR_CAN_TX        0
#define CO_MAX_OD_ENTRY_SIZE    20
#define CO_SDO_TIMEOUT_TIME     10
#define CO_NO_ERROR_FIELD       8
#define CO_PDO_PARAM_IN_OD
#define CO_PDO_MAPPING_IN_OD
#define CO_TPDO_INH_EV_TIMER
#define CO_VERIFY_OD_WRITE
#define CO_OD_IS_ORDERED
#define CO_SAVE_EEPROM
#define CO_SAVE_ROM

在这里未使用 SYNC 对象，从采集单元接收 RPDO0（两字节），用 TPDO0（一字节）来报告状态，并监控另外两个节点。

Default values for object dictionary 部分代码保持默认状态。

Heartbeat consumer 部分代码如下：

#define ODD_CONS_HEARTBEAT_0    0x000605DCL //<<
#define ODD_CONS_HEARTBEAT_1    0x000805DCL //<<

这里设置监控 ID 为 6 和 8 的节点，若 Heartbeat 信号丢失超过 1500 ms，则动力装置切换到 Pre-Operational 状态。

0x1400 Receive PDO parameters 部分代码：

#define ODD_RPDO_PAR_COB_ID_0   0x40000286L //<<
#define ODD_RPDO_PAR_T_TYPE_0   255

节点会直接从采集单元（COB-ID = 0x286）接收 PDO。

0x1600 Receive PDO mapping 部分代码：

#define ODD_RPDO_MAP_0_1 0x32000010L    //<<
#define ODD_RPDO_MAP_0_2 0x00000000L
#define ODD_RPDO_MAP_0_3 0x00000000L
#define ODD_RPDO_MAP_0_4 0x00000000L
#define ODD_RPDO_MAP_0_5 0x00000000L
#define ODD_RPDO_MAP_0_6 0x00000000L
#define ODD_RPDO_MAP_0_7 0x00000000L
#define ODD_RPDO_MAP_0_8 0x00000000L

RPDO0 的长度是两字节。接收的 PDO 必须具有同样的长度，就像在映射中定义的一样，否则将会产生错误。RPDO 数据也可以通过对象字典索引 0x3200，子索引 0（「变量」RemoteTemperature 位置）访问。

0x1800 Transmit PDO parameters 部分代码：

#define ODD_TPDO_PAR_COB_ID_0   0
#define ODD_TPDO_PAR_T_TYPE_0   254
#define ODD_TPDO_PAR_I_TIME_0   100     //<<
#define ODD_TPDO_PAR_E_TIME_0   1000    //<<

PDO COB-ID (11 位 CAN 标识符)将保持默认——0x180 + NodeID。PDO 0 的抑制时间（Inhibit time）为 100 * 100 μs，因此 PDO 更新将不会比间隔 10 ms 更快。PDO 0 将在状态改变时与每秒钟定时（1000 ms）发送。传输类型是 254 - 制造商特定的。

0x1A00 Transmit PDO mapping 部分代码：

#define ODD_TPDO_MAP_0_1 0x31000008L    //<<
#define ODD_TPDO_MAP_0_2 0x00000000L    //<<
#define ODD_TPDO_MAP_0_3 0x00000000L
#define ODD_TPDO_MAP_0_4 0x00000000L
#define ODD_TPDO_MAP_0_5 0x00000000L
#define ODD_TPDO_MAP_0_6 0x00000000L
#define ODD_TPDO_MAP_0_7 0x00000000L
#define ODD_TPDO_MAP_0_8 0x00000000L

TPDO 0 的长度是 1 字节（8 位）。TPDO 数据也可以通过对象字典索引 0x3100，子索引 0（「变量」Status 位置）访问。

Default values for user Object Dictionary Entries 部分代码：

#define ODD_CANnodeID   0x07    //<<
#define ODD_CANbitRate  3

动力装置的 NodeID 为 7，CAN 比特率为 125 kbps。

3.4.3 应用程序接口 - User.c 文件

代码以等宽字体显示。与 ~~Example_generic_IO~~ _blank_project 不同的地方已标出。

头文件中的部分定义：

#include "CANopen.h"
/*0x3000*/ extern ROM UNSIGNED16    TempLo;
/*0x3001*/ extern ROM UNSIGNED16    TempHi;
/*0x3100*/ extern tData1byte        Status;
/*0x3200*/
        #define RemoteTemperature CO_RPDO(0).WORD[0]
#define STATUS_BYTE     Status.BYTE[0]
#define STATUS_COOLER   Status.BYTEbits[0].bit0
#define STATUS_HEATER   Status.BYTEbits[0].bit1
#define DigOut_COOLER   PORTCbits.RC4
#define DigOut_HEATER   PORTCbits.RC5
#define ERROR_TEMP_LOW  ERROR_USER_4

更改 User_Init 函数：

void User_Init(void){
    ODE_EEPROM.PowerOnCounter++;

    TRISCbits.TRISC4 = 0; PORTCbits.RC4 = 0;    //<<
    TRISCbits.TRISC5 = 0; PORTCbits.RC5 = 0;    //<<
}

更改 User_Process1msIsr 函数：

void User_Process1msIsr(void){
    // 对于状态变化的传输Inhibit timer是必要的
    extern volatile unsigned int CO_TPDO_InhibitTimer[];
    
    if(CO_NMToperatingState == NMT_OPERATIONAL &&
       CO_HBcons_AllMonitoredOperational == NMT_OPERATIONAL){
        
        // 控制加热器和冷却器
        if(RemoteTemperature < TempLo){
            DigOut_COOLER = 0;
            DigOut_HEATER = 1;
        }
        else if(RemoteTemperature > TempHi){
            DigOut_COOLER = 1;
            DigOut_HEATER = 0;
        }
        else{
            DigOut_COOLER = 0;
            DigOut_HEATER = 0;
        }
        
        // 温度过低发送急停消息
        if(RemoteTemperature < 5)
            ErrorReport(ERROR_TEMP_LOW， RemoteTemperature);
        else if(ERROR_BIT_READ(ERROR_TEMP_LOW))
            ErrorReset(ERROR_TEMP_LOW， RemoteTemperature);
        
        // PDO状态变化
        if(CO_TPDO_InhibitTimer[0] == 0 && (
           CO_TPDO(0).BYTE[0] != STATUS_BYTE)){

            CO_TPDO(0).BYTE[0] = STATUS_BYTE;
            if(ODE_TPDO_Parameter[0].Transmission_type >= 254)
                CO_TPDOsend(0);
        }
    }

    else{
        // 关掉一切
        DigOut_COOLER = 0;
        DigOut_HEATER = 0;
    }

    // 写状态
    STATUS_COOLER = DigOut_COOLER;
    STATUS_HEATER = DigOut_HEATER;
}

函数每 ms 执行一次。也可以使用 User_ProcessMain 函数代替。无论如何，所有的代码都必须解锁是非阻塞的。（XW_180326U：原文 Anyway all code must be unblocking.）

3.4.4 电子数据表 EDS - Tutorial_Power.eds 文件

Eds 文件可以与 CANopen 监视器一起使用，以便在对象字典中轻松而清晰地设置参数。它可以用商业程序进行编辑。因为它是一个文本文件，所以也可以手工编辑，如下所示。您可以将 Tutorial_Power.eds 与 _blank_project.eds 进行比较以查看差异。

3.4.5 编译、下载和测试

编译工程并下载到 PIC MCU。现在将 MCU 断电并重新上电，以确保 PLLx4 模式启用。先不要连接到网络。上电后绿色的 Green CAN run led 应该以 2.5 Hz 的频率闪烁。这意味着 NMT 的运行状态是 Pre-operational。红色的 Red CAN error led 应该闪烁一次，这意味着，CAN 总线是被动的。加热器和冷却器 led 必须是灭状态。

现在可以采集单元和动力装置的 CAN 接口连接在一起（图 4.1）。

在上电之后，采集单元与动力装置上的绿色 Green CAN run led 必须常亮且没有闪烁（Operational 状态）。Startup 状态受变量 NMT_Startup 控制，位于索引 0x1F80。在采集单元与动力装置上的 CAN error led 现在应该是灭的。

指示加热器和冷却器状态的 LED 不会亮，因为动力装置还监控着操作单元，现在没有完成。

如果红灯亮起或闪烁一次，说明通信发生错误。这肯定是不允许的，如果确实出现了，请检查线材连接、终端电阻、晶振频率、PLL 设置、震荡频率和 CAN 波特率的宏定义。

至此，动力装置部分的编程结束。下一部分是操作单元的编程。

2018/3/23 更新，下面的部分见 CANopenNode学习（3)

Li.Qingwang