【开源】CANFESTIVAL协议栈下的CANopen主站

2020-01-03 19:07发布

本帖最后由 zhenglingo 于 2015-5-24 16:26 编辑

       这个工程是CANFESTIVAL开源协议栈移植到STM32F4中的CANopen主站,在公司里做总线式控制器通信部分,主要实现DS301和DS402标准,利用周末的时间搭建出来的基本通信框架,给正在学习CANopen的朋友做一个参考,其实网络上也有很多移植到各个平台下的,前期我也看了很多,但是到运用的时候才发现还有很多东西需要自己去理解,运用和移植完全是两码事,如果你的产品中用不到CANopen,理解下它的通信模型还是很不错的,比如生产者-消费者,客户端-服务端,主-从等通信模型在CANFESTIVAL都已经实现了。CANopen其实资料也非常多,推介周立功翻译的 《现场总线CANopen设计与应用》看一遍,基本上就明白CANopen的思想了,至于CANFESTIVAL多看看官方的例程也能明白通信对象的使用方法。 移植和概念是第一步,第二步是产品的应用,说说我在这方面的体会,之前我也没有接触过CANOpen,只用过CAN做一般的通信,CAN协议其实比较完善了,有自动重传,总线仲裁,错误检测等,但是这只是物理层的优势,没有一个好的应用层,还是发挥不了它的优势,CANopen就是针对CAN之上的应用层。之前我们的控制器是脉冲式的,考虑到节约成本决定尝试用总线式通信控制伺服电机,小弟也刚接触这个行业,公司里主从CANopen都需要做,现在从站通信基本上已经完成,已经能够让伺服电机转起来,我们是使用402里的插补模式,其他模式是否需要同步我暂时没了解过。总线式的运动控制器优点很多,如果伺服选择插补模式,用CAN做物理层还是比较欠缺的,用CAN做物理层,同步周期1MS最多可以实现3个轴联动,以1Mbit/S速率计算发送一个BYTE需要8us,正常运行时,主站发送一帧PDO数据一般由:2BYTE ID+1BYTE 长度+ 4BYTE插补值+2BYTE控制字+2BYTE CRC = 11BYTE,我们以同步周期1MS来算,主站发送一帧PDO数据就占用88US,加上从站需要处理这帧数据,处理完后返回一帧编码器的值+状态字时间和发送PDO一样,这样就需要将近200多us的时间(包括从站处理主站PDO的时间),一个轴就需要200多us,所以能做到3轴已经很不错了,况且如果整个同步周期都是数据,如果任意时刻出现干扰整个系统就非常危险,这在运动控制器里是不允许的,当然如果你的运动控制不做闭环的,只发位置下去,1MS做多轴应该是可以的,但这样谁还敢用?CAN做物理层高速还是不合适,只能用在精度不高的场合中,高速还是需要用以太网。
    代码已经实现了主站PDO,SDO,插补值映射,读取从站编码器值,目前是两轴,简单更改下就可以改成4轴,我希望大家可以多多交流CANopen在产品设计中的经验和遇到的问题,如果代码中有运用不对或者分析有不对的地方欢迎拍砖!
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99条回答
MoMo_avr
1楼-- · 2020-01-07 14:26
先下来看看,看来lz是深入研究了代码的人,我之前也移植过,发现源码的RPDO是没实现的,RPDO我的理解是接收的PDO的通讯参数字典里面设置接收到多少同步帧之后刷新RPDO的映射对象字典的内容,源码里面的RPDO是只要有接收PDO就刷新对象字典内容,RPDO通讯参数设置没用。请问LZ发现这个问题没有,欢迎加我私聊。
另外请教关于canopen的同步机制,因为can物理链路层本身有抖动,每个伺服的时钟频率也是不同的,所以难免有接收到同步报文的时间不同,那么怎么能保证在插补模式下每台伺服都同步运动呢,因为每台伺服处理同步帧后插补我认为就是位置再细分。如果都不是同时处理同步帧,我想在多轴联动的控制过程,可能开始还行,但是运行久了就是时钟偏差导致位置偏差,这些都是CANFESTIVAL未能解决的。整套源码做做IO从站还行。
MoMo_avr
2楼-- · 2020-01-07 14:47
 精彩回答 2  元偷偷看……
MoMo_avr
3楼-- · 2020-01-07 20:12
LZ试过4个以上的TPDO通讯没有?可否成功?另外对象字典是canopen的核心,LZ移植的后主站的对象字典关于402部分,轴二的控制字索引应该+0x0800。不应该是控制字的子索引。可以参阅Cia的dsp402规范。当然这个也无妨控制过程。另外没有dsp402状态机,也没有402的规定的PP,PV,PT,IP,CSP,CSV,CST控制的框架,只能做主站的dsp301部分的测试。
shaw.wang
4楼-- · 2020-01-07 22:08
支持开源
zhenglingo
5楼-- · 2020-01-07 22:09
MoMo_avr 发表于 2015-5-26 09:42
先下来看看,看来lz是深入研究了代码的人,我之前也移植过,发现源码的RPDO是没实现的,RPDO我的理解是接收 ...

,这个RPDO确实是这样,接收到主站的TPDO就刷新对象字典的内容,如果要做完善需要自己添加内容,可以约定所有从站接收到主站TPDO后的T个时间后在多轴联动,这样能减小误差.
zhenglingo
6楼-- · 2020-01-08 00:23
MoMo_avr 发表于 2015-5-26 10:37
LZ试过4个以上的TPDO通讯没有?可否成功?另外对象字典是canopen的核心,LZ移植的后主站的对象字典关于402 ...

今天上午刚刚试过4轴,动是可以的,但是抖动的很厉害,目前没找到原因. 你说的轴二控制字的索引我在402一直没找到关于这个的说明,看6040没有描述有其他索引,只有一个一个描述,不像60c1插补值一样为各个轴提供了一个索引,我为此费了很大功夫最后只好将第二轴的控制字加在6040索引里面去了,人为给它扩展,请问这方面哪里有说明?
你说的402状态机和其他模式控制涉及公司其他同事的设计不便开源,提供一个通信的框架以便抛砖引玉,大家一起交流.

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