1、ICAN-6505數據采集儀表5通道熱電偶測溫數據采集模塊目 錄1. ICAN-6505功能簡介11.1 主要技術指標21.1.1 模擬量輸入21.1.2 數字量輸出21.1.3 系統參數21.2 原理框圖31.3 端子信息41.3.1 端子排列41.3.2 端子描述41.4 CAN波特率和MAC ID設定51.5 信號指示燈51.6 CAN總線的連接61.7 模塊的電源和通訊線的連接71.8 機械規格71.8.1 機械尺寸71.8.2 安裝方式82. ICAN-6505熱電偶測溫功能102.1 熱電偶簡介102.2 ICAN-6505測溫原理102.3 熱電偶接線方式102.4 數據類型10

2、2.4.1 ADC數據類型112.4.2 有符號整型112.4.3 模擬量輸出112.4.4 量程百分比122.5 測溫通道控制123. ICAN-6505數字量輸出功能133.1 DO工作原理133.2 DO接線方式133.3 DO通道控制144. ICAN-6505模塊的參數配置154.1 通訊參數說明154.2 參數配置164.2.1 使用專用配置軟件164.2.2 使用一般軟件165. ICAN-6505的Canopen協議及其應用195.1 NMT對象195.2 SYNC對象205.3 Time Stamp對象205.4 EMCY對象205.5 Node Guard對象205.6 H

3、eartbeat對象225.7 PDO對象225.8 SDO對象256. 免責聲明28附錄A: 對象字典29附錄B: Can open預定義連接集（最小Can open 設備）31附錄C: 協議規范(Specifications)32產品用戶手冊 Quanzhou GuanHangDa Electronic Intelligent Technology Co.,Ltd 331. ICAN-6505功能簡介ICAN-6505是熱電偶溫度采集模塊，具有5路測溫通道，適用于采集工業現場的溫度值。模塊還具有5路數字量輸出通道，可以設置為用戶控制輸出或對

4、測量溫度值進行超限狀態指示輸出。ICAN-6505模塊的外觀如圖 1.1所示。圖 1.1 ICAN-6505外觀示意圖1.1 主要技術指標1.1.1 模擬量輸入¨ 通道路數：5路¨ 輸入類型：熱電偶、電壓¨ 熱電偶類型及測溫范圍：J-2101200R-501768.1K-2701372S-501768.1T-270400B2501820E-2701000N-2001300¨ 電壓量程：±1V¨ 輸入阻抗：1.5M¨ 采樣速率：10采樣點/秒¨ 測溫精度：0.2%¨ 電壓精度0.02%¨ 通道操作

5、：可獨立控制通道的打開/關閉1.1.2 數字量輸出¨ 通道路數：5路¨ 輸出類型：集電極開路¨ 最大負載電壓：50V¨ 最大負載電流：50mA¨ 工作模式：可配置為“用戶控制”模式或“超限報警”模式1.1.3 系統參數¨ CPU：32位RISC ARM¨ 操作系統：實時操作系統¨ 隔離耐壓：2500 VDC¨ 供電電壓：+10V+30VDC，電源反接保護¨ 系統功耗：1W24VDC¨ 通信接口：隔離2500 VDC，ESD、過壓、過流保護¨ 機械特性：工業級塑料外殼；標準DI

6、N導軌安裝¨ 環境特性：工作溫度（-4085）； ESD ±6KV1.2 原理框圖ICAN-6505模塊的原理框圖如圖 1.2所示。模塊主要由供電電路、A/D轉換電路、冷端補償電路、數字量輸出電路、CAN隔離通訊接口以及MCU等組成。模塊的微控制器采用32位RISC的ARM芯片，具有非常快速的數據處理能力，并采用了看門狗電路，可以在出現意外時將系統重新啟動，使得系統穩定可靠。ICAN-6505是針對工業應用而設計的，其內部輸入輸出單元與控制單元之間采用磁耦隔離，并對輸入信號進行濾波處理，大大地降低了工業現場的干擾對模塊正常運行的影響，使模塊具有很高的可靠性，其帶隔離的CAN

7、通信接口，避免了工業現場信號對微控制器通訊接口的影響。模塊具有很高的抗ESD打擊能力以及過壓、過流保護功能。圖 1.2 ICAN-6505原理框圖1.3 端子信息1.3.1 端子排列ICAN-6505共有26個端子，殼體上端子排列如圖 1.3所示。圖 1.3 IPAM-6505端子排列1.3.2 端子描述ICAN-6505的端子說明如下：¨ GND，+VIN為模塊的電源輸入端，GND接電源負端，+VIN接電源正端；¨ CFG為模塊的配置使能引腳，當此端子接地，模塊將以默認的通信參數進行初始化，并且通信參數可配置，否則以上次配置的通信參數初始化，且通信參數不可配置；¨

8、; EARTH為模塊的接大地端子，將此端子與大地連接可以提高EMC性能；¨ CANGND，CANH，CANL為隔離的CAN接口端子，CANGND為通信接口的隔離地，CANH接CAN收發器的H端，CANL接CAN收發器的L端。¨ TC0±TC4±為模塊的5路熱電偶接線端口，接線方式請參考X2.3X節；¨ DGND為數字量輸出參考地。DGND、模塊的電源地GND和485GND之間都是電氣隔離的，隔離電壓可達2500VDC；¨ DO0DO4為模塊的5路數字量輸出通道端口。¨ NC為不連接端子；¨ CJ為冷端補償傳感器。&

9、#168; BANDRATE,ADDRX10,ADDRX1為模塊設置波特率和地址的撥碼開關1.4 CAN波特率和MAC ID設定在使用ICAN系列功能模塊時，首先需要設置模塊的CAN的波特率以及模塊的MAC ID地址。模塊的CAN波特率和MAC ID是通過撥碼開關設定的。 圖1.4 ICAN-6505撥碼開關如圖1.4所示，CAN波特率有一個撥盤控制，模塊MAC ID有兩個撥盤控制。其中波特率開關設置如表1.1所示。 表1.1波特率開關設定01000Kbps1800Kbps2500Kbps3250Kbps4125Kbps550Kbps620Kbps710Kbps注意：當撥碼開關超過7時，模塊的

10、CAN波特率自動默認為1000Kbps。模塊的MAC ID設置是由ADDRX10和ADDRX1這兩個撥碼盤決定的，當模塊ADDRX10撥碼盤指向1，ADDRX1撥碼盤指向5的話，模塊的MAC ID為1X10+5=15。注意模塊的MAC ID不能為0也不能超過127，當模塊設置地址超過127或為0時，模塊MAC ID 默認為1。1.5 信號指示燈ICAN系列模塊具有3個指示燈，PWR為電源指示燈（綠色）和工作狀態指示燈RUN,ERR。PWR燈亮，表示ICAN模塊供電正常。RUN 為綠色指示燈，ERR為紅色指示燈，可以從外殼面板上看到，用于指示模塊的工作狀態。按照CANopen協議規范文檔DS30

11、3-3的定義， 在ICAN模塊中使用兩個LED指示燈來指示當前模塊所處的狀態，如X表 1.3X所示。其狀態指示燈所指的各種狀態所指示的含義如下表1.4，表 1.5，表 1.6所示。表 1.3 正常功能狀態RUN ERR指示燈狀態 指示燈名稱顏色運行指示燈（RUN）綠色錯誤指示燈（ERR）紅色 表 1.4 LED燈狀態說明 指示燈狀態 現象描述亮（LED on）常亮暗（LED off） 常暗閃爍（LED flickering）亮和暗的時間等長，頻率大概是10Hz：亮大約50ms，暗大約50ms閃爍（LED blinking）亮和暗的時間等長， 頻率大概是2.5Hz，亮大約200ms， 暗大約20

12、0ms閃一下（LED single flash） 一個很短的閃光（大約200ms）接著是長時間的暗（大約1000ms）閃兩下（LED double flash）兩個很短的閃光 （大約200ms） 中間用一個大約200ms的暗來分隔。這個序列用一個長時間的暗（大約1000ms）來結束閃三下（LED triple flash）三個很短的閃光（大約200ms）中間用大約200ms的暗來分隔。這個序列用一個長時間的暗（大約1000ms）來結束 表 1.5 錯誤狀態指示燈（ERR）描述編號 ERROR LED 狀態描述種類 1暗沒有錯誤器件處于工作狀態強制2閃一下到達警戒值CAN控制器的至少一個錯誤計數

13、器到達或超出了警戒值（錯誤幀太多）強制3閃爍（Flickering）自動波特率LSS正在進行自動波特率檢測或進行LSS服務（和RUN LED交替閃爍（flickering）可選 4閃兩下 錯誤控制事件發生保護事件（NMT從機或NMT主機）或心跳事件（心跳使用者）強制 5閃三下Sync 錯誤SYNC報文超出配置的通訊循環間隔仍未收到（見對象字典條項0x1006） 有條件， 如果支持對象0x1006則強制 6亮總線關閉CAN控制器總線關閉強制 表 1.5 運行狀態指示燈（RNU）描述編號 EUN LED 狀態描述種類 1Flickering （閃爍）自動波特率LSS 正在進行LSS 服務 可選2閃

14、一下停止器件處于停止狀態 強制3閃爍（Flickering）預操作器件處于預操作狀態 強制4亮 工作器件處于工作狀態 強制 5暗故障請檢查模塊復位引腳以及電源是否連接正確 1.6 CAN總線的連接圖 1.5 CAN網絡拓撲結構CAN網絡為總線式拓撲結構，建議網路布線時盡可能減小支線長度。在CAN網絡的主干線的末端需要接終端電阻。 CAN網絡的干線長度由數據傳輸速率和所使用的電纜類型決定。電纜系統中任兩點間的電纜距離不允許超過波特率允許的最大電纜距離。兩點間的電纜距離為兩點間的干線和支線電纜的長度和。支線長度是指從干線端子到支線上節點的各個收發器之間的最大距離。此距離包括可能永久連接在設備上的支

15、線電纜。網絡上允許支線的總長度由取決于數據傳送速率。在決定干線長度、支線的長度和數量需要參考CAN網絡通訊波特率與通訊距離之間的關系，如表 1.3所示。 表1.3 CAN網絡通訊波特率與通訊距離之間的關系CAN波特率通訊最大距離1000Kbps40m800Kbps100m500Kbps130m250Kbps270m125Kbps530m50Kbps1300m20Kbps3300m10Kbps6700m 注意： CAN通訊線可以使用雙絞線、屏蔽雙絞線。若通訊距離超過1KM，應保證線的截面積大于1.0mm2，具體規格應根據距離而定，常規是隨距離的加長而適當加大。CAN-OPEN網絡要求在干線的兩個

16、末端安裝終端電阻，電阻的要求為：¨ 120 歐姆；¨ 1% 金屬膜；¨ 1/4 瓦。注意：終端電阻只應安裝在干線兩端，不可安裝在支線末端。1.7 模塊的電源和通訊線的連接模塊的電源和 CAN通訊線在接線時，要注意： 模塊的+VS 引腳連接輸入電源的正極性端，GND 引腳連接輸入電源的負極性端，連接時避免電源連接的極性錯誤。多個模塊連接到同一個電源時，所有的+VS 引腳連接到電源正端，GND 引腳連接到電源負端。 CAN通訊線在連接時，網絡上所有的模塊CAN_L端必須連接到同一根CAN_L信號線，所有的模塊CAN_H端必須連接到同一根信號線，否則會引起網絡的通訊異常

17、。如圖 1.6所示。 圖1.6 電源和通訊線的連接 1.8 機械規格1.8.1 機械尺寸ICAN系列數據采集模塊采用塑料外殼，其外形尺寸如圖 1.4所示。圖 1.4 機械尺寸示意圖1.8.2 安裝方式ICAN系列數據模塊外殼配有導軌底板，如圖 1.5所示，可以直接安裝在標準的DIN導軌（35mm寬D型導軌）上，用戶也可以采用其它的簡便的安裝方式。圖 1.5 導軌底板示意圖安裝時，先將ICAN模塊與導軌底板鎖緊后，將導軌底板鉤住導軌的上邊沿，然后將底板上的紅色卡座往下拉，將模塊底板貼緊導軌后，松開紅色卡座，即把模塊裝在導軌上，圖 1.6為安裝過程示意圖。圖 1.6 安裝示意圖2. ICAN-65

18、05熱電偶測溫功能2.1 熱電偶簡介很多過程控制場合，都需要對溫度進行測量，因此溫度傳感器的使用非常廣泛，熱電偶就是其中之一。熱電偶有著測溫范圍寬，反應速度快以及成本低廉的優勢，使其在工業控制領域應用十分廣泛。典型應用環境包括： 鋼鐵企業、冶金工業、活力發電、機械制造、污水處理以及化學化工等。熱電偶有兩種不同類型的金屬連接組成，連接點成為熱端或測量端，非連接點為冷端。熱電偶工作機理為塞貝克效應，即兩種不同金屬連接在一起時，將在冷端產生一個熱電勢V，其值為熱端溫度T的函數，數學表達形式為V=f（T）。通過測量熱電勢V，然后通過V-T函數的反函數T=f -1 (V)就可以求出熱端的溫度。目前熱電偶

19、有8種類型： J型、S型、T型、K型、R型、B型、N型、E型。不同類型的熱電偶其材料不同，從而測溫范圍、靈敏度各不相同，用戶應該根據實際應用的需要來選型。2.2 ICAN-6505測溫原理ICAN-6505模塊通過測量熱電偶產生的熱電勢，并對熱電勢進行冷端補償來求得熱端熱電勢；通過熱端熱電勢，從分度表中查找出其對應的熱端溫度值來實現溫度的測量。熱電勢首先通過抗混跌濾波器的處理，以防止采樣后頻譜的混跌；ADC對濾波后的電壓信號進行采樣，然后傳送給MCU；MCU將對此電壓值進行冷端補償，然后查找分度表獲取熱端的溫度值。ICAN-6505前端測量電路的基本結構如圖 2.1所示。圖 2.1 前端電路2

20、.3 熱電偶接線方式ICAN-6505具有5路熱電偶輸入通道，其接線方式很簡單，只需將熱電偶正、負端分別接到模塊某一輸入通道的TCi+和TCi-上。通道0接法如圖 2.2所示。圖 2.2 熱電偶接線方式2.4 數據類型ICAN-6505將計算出來的溫度轉換成特定數據類型后存放于指定的16位寄存器中。ICAN-485主機可以通過命令讀取指定通道的數據。用戶可根據實際應用的要求通過配置軟件對數據類型進行配置。配置軟件對數據類型寄存器寫入數據類型代碼來實現對數據類型的選擇。類型代碼和數據類型的對應關系如X表 2.1X所示。配置數據類型后，模塊把溫度值轉換成設定的數據類型后存儲在對應通道的寄存器中。配

21、置軟件對模塊中的超限寄存器進行配置時，也需要將浮點類型的溫度值轉換成“ADC數據類型”后再發送給下位機的超限寄存器，轉換公式如下：注：Alarm_Value為浮點溫度值；X強制類型轉換為16-bit的數據后發送給下位機。表 2.1 AI采樣值數據類型設置類型代碼數據類型01ADC數據類型02有符號整型03模擬量輸出04量程百分比2.4.1 ADC數據類型類型代碼為01時，表示模塊數據為ADC數據類型，16位有效數據，0x8000為0值，0x80010xFFFF表示采樣值為正數，00x7FFF表示采樣值為負數。用戶從模塊讀取數據后，需要使用如下轉換公式轉換后才能顯示出溫度值：其中Data_dis

22、play為需要顯示的數值；X為從模塊讀取的數值；FSR為滿量程值。不同的熱電偶，其滿量程值不同，其對應關系如表 2.2所示，以下同。表 2.2 熱電偶量程對應表熱電偶類型滿量程值FSR()J型1200S型1768T型400K型1372R型1768B型1820N型1300E型10002.4.2 有符號整型類型代碼為02時，表示模塊數據為16位整型數據，采用補碼方式。用戶從模塊讀取數據后，需要使用如下轉換公式轉換后才能顯示出溫度值：其中Data_display為需要顯示的數值；X為從模塊讀取的數值，當做有符號數來處理。2.4.3 模擬量輸出類型代碼為03時，ICAN-6505模塊將溫度值乘以10后

23、采用補碼方式存儲在指定的寄存器上。用戶從模塊讀取數據后，需要使用如下轉換公式轉換后才能顯示出溫度值：其中Data_display為需要顯示的數值；X為從模塊讀取的數值，當做有符號數來處理。2.4.4 量程百分比類型代碼為04時，模塊的數據為量程百分比類型。其值表示此時的采樣值占的量程的百分比，單位為0.01%。用戶從模塊讀取數據后，需要使用如下轉換公式轉換后才能顯示出溫度值：其中Data_display為需要顯示的數值；X為從模塊讀取的數值，當做有符號數來處理。2.5 測溫通道控制ICAN-6505的5路熱電偶測溫通道可以獨立地設置為使能或禁止。用戶可以把沒用到的通道關閉來提高通道的整體采樣速

24、率。讀取關閉通道的采樣值，模塊將回復當前數據格式下的0值。ICAN-6505的熱電偶測溫通道與DO通道配合可以實現超限報警功能。超限報警功能可以通過配置軟件配置為使能/禁止。報警上限/報警下限值由用戶配置。詳情請參考第3.3節。通過配置軟件配置的各通道上、下限報警值和通道控制狀態（使能/禁止）都將保存在模塊的E2PROM中，配置信息掉電后不會丟失。3. ICAN-6505數字量輸出功能ICAN-6505具有5路數字量輸出通道，通過配置軟件可將通道配置為用戶控制輸出模式或溫度采樣值超限報警輸出模式。3.1 DO工作原理ICAN-6505的數字量輸出通道，采用OC門輸出方式，需要在輸出端口連接負載

25、以及上拉電源，最大負載電壓50V，最大負載電流50mA。輸出信號的內部等效電路如圖 3.1所示。圖 3.1 DO輸出內部等效電路當MCU輸出1時，OC門輸出高阻態；當MCU輸出0時，OC門輸出低電平。3.2 DO接線方式ICAN-6505模塊的數字量輸出端口在使用時必須連接上拉電阻。模塊的DOn端子腳與用戶提供的上拉電阻連接，DGND端子腳與用戶提供的信號地相連接，如圖 3.2所示（DGND是DO輸出信號的公共地，與模塊電源電壓輸入地GND是隔離的，接線時需要注意，不要混淆）。圖 3.2 DO接線方式示意圖圖 3.3 DO驅動繼電器接線示意圖ICAN-6505模塊的輸出信號驅動繼電器接線方式，

26、如圖 3.3所示。連接固態繼電器時，需要接一個限流電阻；連接普通繼電器時，還需要接一個續流二極管，以保護內部電路不被損壞。3.3 DO通道控制ICAN-6505的5個數字量輸出通道可配置為兩種工作模式：l 用戶控制模式；l 超限報警模式。當該DO通道所對應的熱電偶測溫通道使能，且其超限報警使能，則該DO通道處于超限報警模式，否則處于用戶控制模式。在用戶控制模式下，DO具有安全輸出功能，安全時間和安全輸出值可通過配置軟件進行設置。當模塊與主機超過設定的安全時間未成功通信時，DO將輸出安全輸出值以保護受控設備的安全；否則DO輸出用戶控制輸出值。在超限報警模式下，DO不受安全時間的影響。當DO通道所

27、對應的熱電偶測溫通道（TCi）其測量的溫度值超限（大于上限報警值或小于下限報警值）時，通道將輸出超限報警值；否則輸出安全值。（超限報警值和安全值通過配置軟件進行設置）。一個DO通道對應一個熱電偶測溫通道。通過配置軟件，可以設置DO通道為哪個熱電偶測溫通道報警。4. ICAN-6505模塊的參數配置 Canopen協議是CAN-in-Automation(CA)定義的標準之一，并且在發布后不久就獲得了廣泛的承認。尤其是在歐洲，Can open協議被認為是在基于CAN的工業系統中占領導地位的標準。大多數重要的設備類型，例如數字和模擬的輸入輸出模塊、驅動設備、操作設備、控制器、可編程控制器或編碼器，

28、都在稱為“設備描述”的協議中進行描述；“設備描述”定義了不同類型的標準設備及其相應的功能。依靠Canopen協議的支持，可以對不同廠商的設備通過總線進行配置。4.1 通訊參數說明對象字典清單如附錄A所示，除設備廠商定義參數以外，都是Canopen協議中的標準參數，詳情請參考協議文本。設備廠商定義參數從0x2000開始，如表4.1所示。表 4.1 設備廠商定義參數表索引子索引參數名說明0x20000Number of Entries參數個數1 Channel Enable通道使能0x20010Number of Entries參數個數1Channel Range1通道類型2Channel Ran

29、ge2通道類型3Channel Range3通道類型4Channel Range4通道類型5Channel Range5通道類型0x20020Number of Entries參數個數1Channel Alarm通道報警使能0x20030Number of Entries參數個數1Channel Limit Alarm(up)1通道0上限報警值2Channel Limit Alarm(up)2通道1上限報警值3Channel Limit Alarm(up)3通道2上限報警值4Channel Limit Alarm(up)4通道3上限報警值5Channel Limit Alarm(up)5通道4

30、上限報警值0x20040Number of Entries參數個數1Channel Limit Alarm(down)1通道0下限報警值2Channel Limit Alarm(down)2通道1下限報警值3Channel Limit Alarm(down)3通道2下限報警值4Channel Limit Alarm(down)4通道3下限報警值5Channel Limit Alarm(down)5通道4下限報警值0x20050Number of Entries參數個數1Stakeout DO安全輸出值0x20060Number of Entries參數個數1Dartmouth DO報警輸出值4

31、.2 參數配置對象字典中的參數，若其屬性為可寫，均可以有用戶配置。4.2.1 使用專用配置軟件市場上有賣的Canopen主站卡和配套的 Canopen網絡配置軟件，該系統一般功能都比較強大，既能配置節點參數，也能監控整個網絡，使用比較方便，但價格都比較貴。4.2.2 使用一般軟件如果用戶沒有專用的Canopen網絡配置系統，那么也可以通過簡單的方法配置模塊參數，具體方法如下。 （1），購買一款簡單的 CAN 通信接口卡，只要支持CAN2.0就行，安裝到電腦上，運行接口卡廠商提供的測試軟件，如下圖所示； （2），設置好通信速率和其他通信參數； （3），配置參數：舉例說明如下. a，讀對象字典：如

32、圖4.1所示。 0x601：SDO的標識為0x600+Anode（模塊標識ID）； 40001805：讀索引為0x1800，子索引為05 的項，即事件時間Event Time； 40001803：讀索引為0x1800，子索引為03 的項，即約束時間Inhibit Time。 圖 4.1 讀對象字典b，寫對象字典：如圖4.2所示。 0x601：SDO的標識為0x600+Anode； 將約束時間改為0，SDO命令為：220018030000； 將事件時間改為1000毫秒，即0x3E8，SDO命令為：2200180503E8； 圖 4.2 寫對象字典5. ICAN-6505的Canopen協議及其應

33、用CAN僅定義了第1層和第 2 層（見ISO11898 標準），即只定義物理層和數據鏈路層，沒有定義應用層，所以要實現互連還需要一個應用層協議，如圖5.1所示。CAL（CAN Application Layer）協議是目前基于CAN 的高層通訊協議中的一種，由CA（CAN in Automation）協會負責管理、發展和推廣。CAL提供了所有的網絡管理服務和報文傳送協議， 但并沒有定義CMS對象的內容， Canopen 是在CAL 基礎上開發的，使用了CAL 通訊和服務協議子集，提供了分布式控制系統的一種實現方案。經過對Canopen協議規范的多次修改，使得Canopen協議的穩定性、 實時性

34、和抗干擾性都得到了進一步的提高， 并且CA在各個行業不斷推出設備子協議， 使Canopen協議在各個行業得到更快的發展。圖 5.1 CAN、Canopen標準在OSI網絡模型中的位置框圖5.1 NMT對象NMT適用于Master/Slave結構的CAN網絡。對于一個 Master/Slave結構的Canopen網絡，Master節點管理和控制著整個網絡，包括每一個Slave節點，它不但可以控制每個Slave節點的運行狀態，還可以監視每個Slave節點，對網絡運行的質量和性能起著非常重要的作用。一個網絡中只能有一個Master節點，但可以有多個Slave節點。 NMT支持的命令如表5.1所示：

35、表 5.1 NMT命令表 NMT命令值 注釋Start Remote Node 1啟動節點(進入 Operation)Stop Remote Node 2停止節點Entry Are_Operation 128進入Are_Operation Reset Node 129復位節點Reset Communication 130復位通信參數一個節點可以選擇以下四種狀態之一，如表5.2所示。表 5.2 節點狀態表狀態狀態值Industrialization(Boot) 0Noncooperation 127Operation 5Scoped 4節點啟動后默認為預運行狀態Noncooperation，然后

36、由Master節點控制使其進入運行狀態，但用戶也可以使其啟動后直接進入運行狀態，不需要Master節點來控制（詳情見模塊啟動）。5.2 SYNC對象SYNC（Synchronization）對象主要用于同步網絡上的節點，即網絡上的某個節點以定常時間間隔周期性地發送SYNC消息，主要用于同步Dos。 SYNC（Synchronization）對象基于生產者（Producer）/消費者（Consume）通信模型。Can open網絡中的SYNC消息生產者周期性的發送SYNC消息，其它所有節點收到SYNC消息后，應立即發送PDO，PDO有效時間由Synchronous windows 決定。SYNC

37、消息不包含數據。 Communicate Cycle Time，SYNC的時間間隔，單位為微秒（0x1006）。 Synchronous windows，同步窗口寬度，單位為微秒，即收到SYNC消息到發送PDO之間的時間間隔。一般情況下，收到SYNC消息后，首先要刷新數據，然后發送，這個過程的時間不能大于同步窗口時間寬度。對于RPDO而言，這個時間是指兩次RPDO輸出之間的最短時間（0x1007）。 5.3 Time Stamp對象網絡同步也可以采用Time Stamp對象，該對象基于生產者（Producer）/消費者（Consume）通信模型。TIME生產為網絡上的TIME消費者提供時間參考

38、。 一個節點既可以是Time Stamp生產者， 也可以是Time Stamp消費者 （0x1012） 。 該模塊不支持。 5.4 EMCY對象EMCY（Emergency）對象，即警報對象，主要用于報告網絡的錯誤狀態。 5.5 Node Guard對象對于Master/Slave結構的CAN網絡，Master節點使用Node Guarding協議來獲得Slave節點的狀態，而對于非Master/Slave結構的CAN網絡，則使用Heartbeat協議（或對象）來獲得節點的狀態，從而確定節點工作是否正常。一個設備要么使用Node Guarding協議，要么使用Heartbeat協議，兩個協議不

39、能同時使用在同一設備上。 Node Guarding協議主要用于Master節點護衛（Guard）Slave節點，該協議規定NMT Master節點必須采用Pull的方式和Slave節點通信，即Master節點首先發送遠程數據請求幀RTR到Slave節點，Slave節點收到請求后將自己當前的NMT狀態以數據幀的格式發送到Master節點（采用 Life Guarding 協議，用于Slave節點護衛Master節點），完成次通信。 NMT Master節點以Guard Time為周期發送Node Guarding消息（RTR），NMT Slave節點在收到Master節點發來的消息后應立即發送

40、Life Guarding， 如果NMT Slave節點在Life Time時間內沒有接收到Master節點的Node Guarding消息，則會生產Life Guarding Event，即發生Guard錯誤。同樣，如果Master節點在Life Time時間內沒有確認發送RTR消息到Slave節點(即Master在Life Time 時間內沒有收到Slave節點發送來的數據)，或得到的狀態不是希望的狀態（例如Slave節點的狀態已發生變化），則會產生Node Guarding Event，即發生Guard錯誤。Node Guarding消息格式如表5.3所示： 表 5.3 Node Gua

41、rding消息格式COB-ID 數據域長度DLC 數據Data 幀格式0x700+NodeId 0 無RTRNodeId ：Slave節點的Node-ID。 Life Guarding 消息格式如表5.4所示： 表 5.4 Life Guarding消息格式COB-ID 數據域長度DLC 數據Data 幀格式 0x700+NodeId 1Status（狀態）數據幀NodeId：Slave節點的Node-ID。 Status：Slave節點的NMT狀態，其意義如表5.5所示：表 5.5 Slave節點的NMT狀態狀態值（Status）NMT狀態 4STOPPED 5OPERATIONAL 127

42、PRE-OPERATIONALStatus中的最高位（bit7）為 toggle位，該位應該交替變化，起始值為0。Toggle位用來確定接收的數據是否合法。 Node Guarding有兩個參數需要用戶設置： Guard Time：以毫秒為單位（0x100C）； Life time Factor：乘積因子，Life Time=Guard Time*Life time Factor,（0x100D）； 如果兩個參數中有一個為0，則撤銷或關閉該對象 5.6 Heartbeat對象Heartbeat對象基于生產者 （Producer） /消費者 （Consume） 通信模型。 主要用于沒有NMT M

43、aster 節點的Can open網絡管理。Heartbeat生產者周期性地發送Heartbeat消息，其周期由對象字典中的Producer Heartbeat Time參數決定（0x1017），消息格式如表5.6所示： 表 5.6 Heartbeat消息格式COB-ID數據域長度DLC 數據Data 0x700+NodeId 1Status（狀態）狀態Status如下表，無 toggle位如表5.7所示。 表 5.7 Status狀態值狀態值（Status） NMT狀態 0BOOTUP 4STOPPED 5OPERATIONAL 127PRE-OPERATIONALHeartbeat Con

44、sumer（消費者）為了有效的監視Heartbeat生產者，Heartbeat Consumer需要知道每個Heartbeat Producer（生產者）的節點標識和消費時間（Consumer Heartbeat Time），該參數保存在對象字典的0x1016（數據類型Array）。這樣 Heartbeat消費者就可以監視每個Heartbeat生產者的狀態。 Producer Heartbeat Time：單位為毫秒（0x1017）； Consumer Heartbeat Time：單位為毫秒（0x1016）；當節點從INITIALISING狀態轉為PRE-OPERATIONAL狀態時， 如果

45、Heartbeat Producer Time大于零， 即Heartbeat協議啟動，這時Boot消息被作為第一個Heartbeat 消息。 5.7 PDO對象該系統使用默認的預定義連接集，即4個 TPDO，4個RPDO。下面分別說明。 PDO用于傳輸實時性要求較高的過程數據，如模擬量或開關量信號等。對于多主網絡（任何一個節點都可以隨時發送數據到網絡），PDO必須具有較高的優先級。PDO既可以將對象字典中的多個數據項打包（最多8 個字節）發送，也可以將多于8個字節的數據分段發送。 PDO基于生產者消費者通信模型，即一個PDO生產者，一個或多個PDO 消費者，PDO消費者直接消費（接收數據），而

46、不需要答復。PDO生產者發送的PDO（將PDO數據發送到網絡），稱為發送PDO（TPDO），同樣PDO消費者接收的PDO（從網絡上接收PDO數據）稱為接收PDO（RPDO）。PDO的觸發方式（即發送條件）可以是一個事件或定時發送等，具體觸發方式由PDO的通信參數（PDO Communication Parameters）決定。 （1），PDO Communication Parameters； PDO的通信參數決定了PDO 的通信特性，即PDO的觸發方式、PDO的優先級以及對PDO傳輸數據的一些時間限制等，PDO的通信參數如表5.8所示： 表 5.8 PDO的通信參數索引子索引通信參數說明18

47、00h 0Number of Entries參數個數 1COB-IDPDO標識 2Transmission Type 傳輸類型 3Inhibit TimeTPDO最小時間 4Reserved保留 5Event TimeTPDO之間的最大時間間隔(a) ，COB-ID：PDO通信對象標識，它決定其通信的優先級，其具體值如表5.9所示。 表 5.9 COB-ID定義位號bitValue功能31（MSB） 0PDO存在或有效 1PDO不存在或無效 30 0允許RTR 1不允許RTR 29 011位ID（CAN2.0A） 129位ID（CAN2.0B） 28-11 0如果bit29=0 x如果bit2

48、9=1, COB-ID 的bit 28-11 10-0（LSB） xCOB-ID 的bit 10-0 (b)，Transmission Type； TPDO：分為周期和非周期發送兩種，周期性發送是指在接收到同步消息后發送數據，而不考慮PDO數據是否變化，非周期發送是指某一事件發生時發送數據，事件包括接收到SYNC消息、數據發生變化、Event Time到或接收到RTR等。Transmission Type的取值范圍為0-0xFF，每種取值的意義請參見Can open協議規范。 RPDO：RPDO消息通常都接收，但是否輸出取決于事件的發生，事件包括接收到同步消息SYNC或接收數據發生了變化（與前

49、次比較）等。 (c)，Inhibit Time； 對于TPDO，若兩次發送PDO的時間間隔比較短，則會增加CAN總線的負載，發生總線阻塞等問題，所以兩次PDO之間的時間間隔可以由用戶來設置，這就是Inhibit Time，即兩次TPDO之間的時間不能小于Inhibit Time。 例如，若TPDO發送的數據是某一A/D轉換的結果，而Transmission Type為數據變化事件，由于A/D轉換結果的最低位通常是不斷變化的，如果沒有約束時間限制（Inhibit Time），發送PDO的時間間隔是非常短，總線就會發生阻塞現象。 (d)，Event Time； TPDO：只要 Event Time

50、時間到，立即發送PDO（即定時發送），而不考慮數據是否變化。Event Time時間的計算是從發送完一個PDO后開始的。若Event Time=0，則取消該觸發方式。 RPDO：如果Transmission Type選擇254 或255，若在Event Time時間內沒有收到PDO，則為PDO錯誤。 Trans.Type ( 傳輸類型) 是否同步 Data requisition數據采集及發送（TPDO）0非周期性同步 每接收到一個SYNC采樣一次數據，若數據發生變化，則發送PDO。 1-240 周期性同步接收到N個SYNC采樣一次數據(N=1-240)，然后發送PDO。241-251保留25

51、2 同步接收到一個SYNC時采集數據，當接收到遠程請求幀后發送PDO。（RTR）253 異步 采集數據一值進行，當接收到遠程請求幀后發送PDO。（RTR） 254異步 用戶定義的觸發事件發生后采集數據，并立即發送PDO。255 異步 設備文件定義的觸發事件發生后采集數據，并立即發送PDO。 Trans.Type( 傳輸類型)RPDO0 接收PDO，當接收到一個SYNC后，并且數據發生變化則刷新輸出數據。1-240 接收PDO，當接收到N個SYNC（N=1-240)后，并且數據發生變化則刷新輸出數據。 241-251 保留。 252 保留。 253 保留。 254 接收PDO，當用戶定義的觸發事

52、件發生后刷新輸出。255 接收PDO，當設備文件定義的觸發事件發生后刷新輸出。 （2），PDO Mapping Parameters（PDO 映射參數）。 PDO映射參數定義了PDO的數據源位置，即PDO對象將要發送的過程數據的地址，例如I/O端口的地址或A/D 緩沖區的地址等。其設置參數包括在對象字典中的索引、映射的個數和每個映射的長度等。 一個PDO一次最多只能發送8個字節的數據，即64bit數據，所以映射的個數和長度應符合這個要求，若每個映射的長度為8bit（0x08），則映射個數可以為8，若每個映射的長度為16bit（0x10），則映射個數最大是4。 （3），PDO Linking（P

53、DO 連接）：由于一個PDO 生產者可以有多個PDO消費者，那么怎樣安排分配生產者和消費者之間的連接呢，這就是PDO連接要解決的問題。對于Master/Slave網絡結構， PDO交換數據都是通過Master節點完成的， 預定義連接集中的4個TPDO和個RPDO都是針對這種網絡結構的。 一般情況下，對于Master/Slave網絡結構，PDO數據都是由Slave節點傳輸到Master節點，或由 Master節點傳輸到某個Slave節點，但有時兩個Slave節點之間需要傳輸PDO數據，這時PDO數據的傳輸應該通過Master節點來完成，如圖5.2所示，Slave1節點通過TPDO1發送數據到Ma

54、ster節點的RPDO1_M，然后Master節點通過TPDO2_M 再將數據發送到Slave2的RPDO1，完成一次PDO數據傳輸。圖 5.2 Master節點與Slave節點PDO數據傳輸兩個Slave節點之間也可以直接交換數據，而不需要通過Master節點，這時PDO生產者（TPDO）的節點標識COB-ID必須與PDO消費者（RPDO）的節點標識相同，而且是唯一的。傳輸過程如圖5.3所示。 圖 5.3 Slave節點與Slave節點PDO數據傳輸5.8 SDO對象SDO（Service Data Objects）采用客戶/服務器模型，主要用于讀寫Can open網絡中每個節點的對象字典。對象字典為陣列結構，其中有很多項（Entry），項的尋址方法采用Inde