CANopen對(duì)象字典生成辦法.doc

CANopen對(duì)象字典生成辦法發(fā)布時(shí)間：2013-09-25 來(lái)源：中國(guó)自動(dòng)化網(wǎng) 類型：解決方案1081人瀏覽關(guān)鍵字：CANopen對(duì)象字典生成器導(dǎo)讀：本文在闡述CANopen對(duì)象字典的概念與結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)之上，結(jié)合生成對(duì)象字典常用方法的不足，引出一種可快速可靠創(chuàng)建與修改對(duì)象字典的對(duì)象字典生成器ODBuilder，不僅有效減少編輯對(duì)象字典的時(shí)間，而且最大限度地避免工程師手工編輯對(duì)象字典的錯(cuò)誤出現(xiàn)，為CANopen設(shè)備參數(shù)設(shè)置提供有力可靠的解決方案。摘要：本文在闡述CANopen對(duì)象字典的概念與結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)之上，結(jié)合生成對(duì)象字典常用方法的不足，引出一種可快速可靠創(chuàng)建與修改對(duì)象字典的對(duì)象字典生成器ODBuilder，不僅有效減少編輯對(duì)象字典的時(shí)間，而且最大限度地避免工程師手工編輯對(duì)象字典的錯(cuò)誤出現(xiàn)，為CANopen設(shè)備參數(shù)設(shè)置提供有力可靠的解決方案。關(guān)鍵詞：CANopen，對(duì)象字典，生成器，ODBuilder，EDS文件Abstract:Inthispaper,ontheintroductionoftheconceptandstructureoftheCANopenobjectdictionary,combinedwiththeshortageofcommonmethodsofgeneratingobjectdictionary,leadtoaobjectdictionarygenerator-ODBuilder,whichisquicklyandreliablycreateandmodifytheCANopenobjectdictionary.Thistoolnotonlyeffectivelyreducethetimeofeditingobjectdictionary,butsignificantlyminimizetheoccurrenceoferrorofmanuallyeditingtheobjectdictionary,andprovidearobustandreliablesolutionsfortheparameterSettingsofCANopenequipment.Keywords:CANopen，Objectdictionary，generator，ODBuilder，EDSFile引言CANopen協(xié)議是一種基于控制器局域網(wǎng)（CAN）的應(yīng)用層協(xié)議，該協(xié)議具有實(shí)時(shí)高效、組網(wǎng)靈活和產(chǎn)品兼容性高等優(yōu)勢(shì)，CANopen協(xié)議在國(guó)內(nèi)越來(lái)越受到青睞，其應(yīng)用領(lǐng)域也越來(lái)越多廣泛，不僅應(yīng)用于過(guò)程與生產(chǎn)自動(dòng)化等領(lǐng)域，還涉及到醫(yī)療、鐵路、軍事、太陽(yáng)能等等領(lǐng)域。目前CANopen協(xié)議由CiA（CANinAutomation）組織負(fù)責(zé)管理與推廣。對(duì)象字典是CANopen通信接口與應(yīng)用程序之間接口，是CANopen協(xié)議的重要組成部分。在CANopen網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的CANopen設(shè)備都有一個(gè)對(duì)象字典，用來(lái)描述CANopen設(shè)備的全部功能。一般在CANopen配置或者開(kāi)發(fā)工程中，對(duì)象字典的創(chuàng)建與管理是一個(gè)不可缺少的步驟，同時(shí)也是保證CANopen正常通訊的重要保障。如果CANopen系統(tǒng)工程相對(duì)比較簡(jiǎn)單，人工編寫(xiě)對(duì)象字典是可行的。但是如果面對(duì)系統(tǒng)較復(fù)雜、通訊量龐大的CANopen工程，單純用人工編寫(xiě)對(duì)象字典是很低效的，同時(shí)也很容易出現(xiàn)編寫(xiě)錯(cuò)誤，可能給CANopen工程帶來(lái)潛在的危險(xiǎn)。為了提高對(duì)象字典的編輯效率，同時(shí)最大限度地避免對(duì)象字典的編輯錯(cuò)誤，本文描述的一個(gè)快速可靠的對(duì)象字典生成器ODBuilder，為CANopen工程的對(duì)象字典生成與修改提供一個(gè)很好的解決方案。一、對(duì)象字典結(jié)構(gòu)與EDS文件描述1.1對(duì)象字典結(jié)構(gòu)對(duì)象字典是一個(gè)有序的對(duì)象組，每個(gè)對(duì)象采用一個(gè)16位的索引值來(lái)尋址，為了允許訪問(wèn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的單個(gè)元素，同時(shí)定義了一個(gè)8位的子索引。對(duì)象字典中索引值0000-0x0FFF是數(shù)據(jù)類型的定義，具體類型有固定的分區(qū)。而一個(gè)CANopen節(jié)點(diǎn)的對(duì)象字典相關(guān)的常用范圍在0x1000到0x9FFF之間。其中，索引1000h-1FFFh描述的是通信對(duì)象（COB），如設(shè)備類型，錯(cuò)誤寄存器，支持的PDO數(shù)量等等，該參數(shù)定義了CANopen接口的通信功能。索引2000h-5FFFh是預(yù)留給制造商定義的特定對(duì)象。索引000h-9FFFh是用于標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備子協(xié)議的對(duì)象描述，例如I/O模塊子協(xié)議、驅(qū)動(dòng)與運(yùn)動(dòng)控制設(shè)備子協(xié)議、傳感器與測(cè)量設(shè)備子協(xié)議、醫(yī)療器材子協(xié)議、電梯子協(xié)議等等。CANopen對(duì)象字典通用結(jié)構(gòu)如表1所示。索引對(duì)象0000h未用（Notused）0001-001F靜態(tài)數(shù)據(jù)類型（標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)類型，如Boolean，Integer16）0020-003F復(fù)雜數(shù)據(jù)類型（預(yù)定義由簡(jiǎn)單類型組合成的結(jié)構(gòu)如PDOCommPar，SDOParameter）0040-005F制造商規(guī)定的復(fù)雜數(shù)據(jù)類型0060-007F設(shè)備子協(xié)議規(guī)定的靜態(tài)數(shù)據(jù)類型0080-009F設(shè)備子協(xié)議規(guī)定的復(fù)雜數(shù)據(jù)類型00A0-0FFF保留（Reserved）1000-1FFF通訊子協(xié)議區(qū)域(如設(shè)備類型，錯(cuò)誤寄存器，支持的PDO數(shù)量)2000-5FFF制造商特定子協(xié)議區(qū)域6000-9FFF標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備子協(xié)議區(qū)域A000-FFFF保留（Reserved）表1CANopen對(duì)象字典通用結(jié)構(gòu)1.2EDS文件描述CANopen網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有一個(gè)對(duì)象字典，對(duì)象字典包含了描述這個(gè)設(shè)備和它的網(wǎng)絡(luò)行為的所有參數(shù)。而在描述CANopen設(shè)備時(shí)，使用了一種標(biāo)準(zhǔn)化的ASCII格式的描述文件，即：電子數(shù)據(jù)表（EDS）。電子數(shù)據(jù)表不僅記錄了對(duì)象字典的所有參數(shù)，同時(shí)也對(duì)設(shè)備及其配置進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的描述，所以EDS電子數(shù)據(jù)表是對(duì)象字典的載體與保存方式。二、對(duì)象字典的實(shí)現(xiàn)通常來(lái)說(shuō)，在CANopen工程中將所有的CANopen通信描述條目放在一個(gè)表格中，然后用索引來(lái)訪問(wèn)所有的對(duì)象。這不失是一個(gè)解決方法，不過(guò)這種方法只適用于系統(tǒng)簡(jiǎn)單、通信參數(shù)少、非CANopen通信標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品中，而且對(duì)象字典的修改與管理工作都較為繁瑣。由此本文介紹一種動(dòng)態(tài)輸入掩碼顯示各個(gè)參考的對(duì)象類型，編輯過(guò)程不斷檢查其正確性并修正的對(duì)象字典生成器ODBuilder。ODBuilder工具生成的對(duì)象字典，通信描述完全符合CANopen標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范CiADS301以及設(shè)備描述符合EDS標(biāo)準(zhǔn)文件CiADSP306規(guī)范，具有CANopen標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備的通用性。三、對(duì)象字典生成器ODBuilder3.1對(duì)象字典生成原理對(duì)象字典生成器ODBuilder生成對(duì)象字典的原理是根據(jù)CANopen通信協(xié)議的訪問(wèn)對(duì)象字典的機(jī)制，通過(guò)固定的索引、子索引來(lái)創(chuàng)建每一個(gè)CANopen對(duì)象字典條目。訪問(wèn)對(duì)象字典示意圖如圖3.1所示。圖3.1CANopen訪問(wèn)對(duì)象字典對(duì)象字典條目表格提供一個(gè)指向存儲(chǔ)器中某個(gè)變量的指針，而應(yīng)用程序可直接通過(guò)變量名稱訪問(wèn)所需的條目。因此對(duì)象字典條目列表就構(gòu)成了索引/子索引與對(duì)應(yīng)變量名稱之間的接口。對(duì)象字典列表分為幾個(gè)不同的塊，目的為了方便對(duì)象的查找。通常分為用戶可通過(guò)索引查找相應(yīng)的列表（如通信CommunicationProfileArea），再通過(guò)偏移量訪問(wèn)該列表中所需的單元。因此在生成對(duì)象字典時(shí)為了描述索引里的單元，就先創(chuàng)建該單元的訪問(wèn)類型、數(shù)據(jù)類型和指針變量等的結(jié)構(gòu)體。然后利用創(chuàng)建好的結(jié)構(gòu)體與應(yīng)用變量建立相關(guān)聯(lián)的索引條目。此外，還會(huì)編輯一個(gè)包含指向子索引字段的指針列表，方便查找相關(guān)條目。3.2對(duì)象字典生成過(guò)程對(duì)象字典生成器ODBuilder創(chuàng)建一個(gè)簡(jiǎn)明樹(shù)形結(jié)構(gòu)的對(duì)象字典工程，方便修改與訪問(wèn)對(duì)象字典條目；在編輯對(duì)象字典條目過(guò)程中，無(wú)需手工輸入不同條目的數(shù)據(jù)類型，直接通過(guò)下拉選項(xiàng)選擇對(duì)應(yīng)類型；在編輯過(guò)程中，ODBuilder不斷檢查對(duì)象字典的輸入條目的正確性并提供修正參考，最后完成后可生成標(biāo)準(zhǔn)EDS文件。ODBuilder對(duì)象字典生成過(guò)程原理框圖如圖3.2所示。圖3.2對(duì)象字典生成過(guò)程原理框圖3.3創(chuàng)建簡(jiǎn)明樹(shù)型條目根據(jù)對(duì)象字典條目的分布特性，ODBuilder將創(chuàng)建的對(duì)象字典以簡(jiǎn)明的樹(shù)型結(jié)構(gòu)，索引值由小到大排列。用戶需要訪問(wèn)或者修改某一條索引，可直接點(diǎn)擊該條目就可以進(jìn)行訪問(wèn)或修改。如圖3.3所示。圖3.3樹(shù)型結(jié)構(gòu)索引結(jié)構(gòu)3.4編輯對(duì)象字典索引屬性1.根據(jù)CANopen協(xié)議CiADSP306規(guī)范，輸入不同的索引值，可靈活設(shè)定其“可選”、“制造商”、“強(qiáng)制”屬性。以編輯0x1000h索引為例，如圖3.3.1所示，通常用于DeviceType，如果作為從站的產(chǎn)品，該索引通常為“強(qiáng)制”屬性，ODBuilder將其自動(dòng)設(shè)置為“強(qiáng)制”屬性。圖3.4.1編輯對(duì)象字典索引屬性2.根據(jù)不同的CANopen設(shè)備的存儲(chǔ)需要，可選擇索引是否存儲(chǔ)在非易失存儲(chǔ)器以及ROM或者RAM中。3.索引的對(duì)象參數(shù)、數(shù)據(jù)類型、訪問(wèn)類型等直接通過(guò)下拉條選擇，如圖3.3.2所示，另外可選該索引條目是否有PDO映射功能。圖3.4.2下拉條選項(xiàng)輸入4.根據(jù)對(duì)象參數(shù)屬性，如果選擇為變量，默認(rèn)值、最小值和最大值為可輸入狀態(tài)。5.子索引自動(dòng)繼承索引屬性，無(wú)需要重新設(shè)定其存儲(chǔ)屬性、PDO映射參數(shù)。3.5檢查輸入正確性在CANopen系統(tǒng)工程較復(fù)雜的情況下，ODBuilder隨時(shí)提示對(duì)象字典的輸入，確保對(duì)象字典條目的每一個(gè)屬性參數(shù)不遺漏，檢查對(duì)象字典條目的輸入正確性。例如，如果編輯對(duì)象字典時(shí)遺漏索引標(biāo)示符（Designator）的輸入，則會(huì)提示用戶輸入對(duì)應(yīng)值。同樣，遺漏索引值、對(duì)象類型、數(shù)據(jù)類型、訪問(wèn)類型任何一項(xiàng)都有相應(yīng)的輸入提示。如圖3.5所示。圖3.4檢查輸入提示3.6導(dǎo)出EDS文件當(dāng)完成對(duì)象字典所有條目的編輯，ODBuilder的檢查功能已經(jīng)很大程度的減少對(duì)象字典的輸入錯(cuò)誤，同時(shí)導(dǎo)出符合CiADSP306規(guī)范的EDS文件，該文件不僅包含了CANopen設(shè)備的對(duì)象字典所有的內(nèi)容，同時(shí)也要求添加文件描述信息，設(shè)備信息等信息。如圖3.6所示。圖3.6生成EDS結(jié)語(yǔ)本文在CANopen對(duì)象字典的概念基礎(chǔ)上，進(jìn)一步闡述了一種可快速可靠靈活創(chuàng)建對(duì)象字典的工具ODBuilder,并生成標(biāo)準(zhǔn)化EDS文件，不僅為CANopen設(shè)備的生產(chǎn)也為CANopen工程設(shè)備的參數(shù)配置，提供快速創(chuàng)建與修改對(duì)象字典的解決方案，目前該軟件已經(jīng)應(yīng)用于多家大型醫(yī)療器材、運(yùn)動(dòng)控制、軌道運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)設(shè)備的對(duì)象字典生成。參考文獻(xiàn)1Olafpfeiffer,AndrewAyre,ChristanKeydel，embeddednetworkingwithCANandCA