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使用ES32实现CANopen从机

东软载波微电子 来源:东软载波微电子 作者:东软载波微电子 2022-10-21 11:49 次阅读

工程师笔记 | 使用ES32实现CANopen从机

CANopen 是一种基于CAN的通信协议,已在工业领域得到了广泛应用。

CAN提供可靠的底层数据传输,CANopen提供标准化的应用层协议。在CANopen协议中,每个CANopen设备都有一个对象字典。CANopen设备模型如下图。对象字典描述了CANopen设备的所有行为和参数

d64766fa-50f0-11ed-a3b6-dac502259ad0.png

CanFestival是一套开源免费的CANopen协议栈。它功能强大,且提供图像化的对象字典编辑工具。RT-Thread已经将CanFestival制作成软件包。所以只需完善对应驱动就能实现CANopen。

本文将要介绍:在 ES32 平台上,基于 RT-Thread bsp 实现 CANopen 从机的方法。

开启本实验前,读者需要首先了解:

本实验基于RT-Thread 4.0.4版本,用户可以从GitHub或Gitee获取:

☆从GitHub下载RT-Thread 4.0.4:https://github.com/RT-Thread/rt-thread/tree/v4.0.4

☆从Gitee下载RT-Thread 4.0.4:https://gitee.com/rtthread/rt-thread/tree/v4.0.4

基础的软硬件环境配置和ES-CodeMaker使用方法。详细请查看(点击直接打开):工程师笔记 | ES-CodeMaker for RT-Thread (一)快速上手

ES-CodeMaker for RT-Thread软件的获取方法,在文本的最后给出。

1. 硬件配置

本实验使用ZLG的USBCAN-E-P做为主站,ES-PDS-ES32F3696LX开发板和ES-PDS-CAN模块作为从机。

▲CANopen主站卡

d682a6ca-50f0-11ed-a3b6-dac502259ad0.png

将ES-PDS-CAN模块插入开发板CAN接口上。CAN模块与开发板的连接:

ES-PDS-CAN模块接口 ES-PDS-ES32F3696LX开发板管脚功能
VCC 电源VDD
GND 电源地GND
RX CAN0_RX(PB8)
TX CAN0_TX(PB9)

USBCAN-E-P CANopen主站卡与ES-PDS-CAN模块的连接:

CANopen主站卡接口 ES-PDS-CAN模块接口
CAN_H CAN_H
CAN_L CAN_L

ES-PDS-ES32F3696LX开发板上的跳线接口:

1 . 闭合JP4:使开发板为芯片供电

2 . 闭合JP2、JP3:通过板载调试器将UART2转为串口,方便调试程序。

2. 驱动配置

通过ES-CodeMaker可实现可视化的管脚功能配置

新建工程

选择芯片ES32F3696LX,填写工程名称和路径,选择模板 pkg-example-canopen:

d76a318e-50f0-11ed-a3b6-dac502259ad0.png

开启 UART2 功能和对应的管脚作为RT-Thread的控制台功能。

开启 CAN0 的管脚: PB8,PB9 ,并选择相应的CAN功能,可以设置can设备的名称。设备配置为:波特率1000000,使能失败自动重发,再同步跳转宽度为4个时间片。

开启 AD16C4T0 作为 HWTIMER ,并选择相应的功能,可以设置hwtimer设备的名称。设备配置为:递增计数模式。

d7861304-50f0-11ed-a3b6-dac502259ad0.png

3. RT-Thread配置

使用RT-Thread env工具配置RT-Thread的内核、组件、软件包和驱动。

1 . 在路径rt-thread-v4.0.4spessemies32f369x中,打开ENV工具

2 . 输入menuconfig配置工程

rt-thread 内核配置

RT-Thread Kernal -> Kernel Device Object 进行内核设备对象设置。将控制台的设备名改为“uart2”。

d7eba3c2-50f0-11ed-a3b6-dac502259ad0.png

rt-thread 软件包 CanFestival 配置

RT-Thread online packages → miscellaneous packages开启CanFestival 软件包,选择版本:v1.0.0。CanFestival是一个开源免费的 CANopen 协议栈。

d80a5e02-50f0-11ed-a3b6-dac502259ad0.png

RT-Thread online packages → miscellaneous packages → CanFestival: A free software CANopen framework 打开配置界面。选择can和hwtimer的设备名,及线程的优先级。

d83cbd52-50f0-11ed-a3b6-dac502259ad0.png

UART 配置

Hardware Drivers Config -> On-chip Peripheral Drivers -> UART Drivers 开启uart2,与RT-Thread控制台通信。

d8811c54-50f0-11ed-a3b6-dac502259ad0.png

CAN 配置

Hardware Drivers Config -> On-chip Peripheral Drivers -> CAN Drivers 开启can0,为CanFestival提供CAN驱动。

d8a9b254-50f0-11ed-a3b6-dac502259ad0.png

TIMER 配置

Hardware Drivers Config -> On-chip Peripheral Drivers -> HWTIMER Drivers 开启timer0,为CanFestival提供timer驱动。

d8e76e82-50f0-11ed-a3b6-dac502259ad0.png

开启CANopen用例

Hardware Drivers Config -> Pkgs Support Example -> Canopen -> USBCAN_E_P_EXAMPLE_SLAVE开启CANopen从机例程。

d90aee3e-50f0-11ed-a3b6-dac502259ad0.png

配置好之后保存退出。

3 . 输入pkgs --update命令更新软件包。然后根据 6. 软件包程序修改说明 优化软件包的部分接口。

4 . 输入scons --target=mdk5命令生成keil5工程。(使用IAR等其他平台指定--target=xxx即可)

5 . 使用Keil5打开工程,编译并下载。

4. 实验说明

1 . 安装CANopen对象字典编辑工具

CANopen协议的核心是对象字典。由于CANopen的对象字典较为复杂,不建议手写对象字典。CANopen对象字典编辑工具安装方法如下:

首先获取资源:

☆从官方获取python2.7:

https://www.python.org/downloads/release/python-2715/

☆从官方获取wxPython2.8:

https://sourceforge.net/projects/wxpython/files/wxPython/2.8.12.1/

☆2种获取CANopen源码的方式:

a . 从官方获取CANopen源码:

https://bitbucket.org/Mongo/canfestival-3-asc

b . 从百度网盘获取CANopen源码:

https://pan.baidu.com/s/1b9K0vIzu_EVWK1BLURJEPQ 提取码为:j2w2

资源获取成功后:

a . 安装python2.7。

b . 安装wxPython2.8。

c . 解压CANopen源码,获得Mongo-canfestival-3-asc-1a25f5151a8d文件夹。

d . 解压Mongo-canfestival-3-asc-1a25f5151a8dobjdictgenGnosis_Utils-current.tar.gz,获得Gnosis_Utils-1.2.2.tar。

解压Gnosis_Utils-1.2.2.tar后,获得Gnosis_Utils-1.2.2文件夹。

e . 将 Gnosis_Utils-1.2.2gnosis文件夹,复制到 Mongo-canfestival-3-asc-1a25f5151a8dobjdictgen路径下。如下图所示:

d95e85bc-50f0-11ed-a3b6-dac502259ad0.png

f . 双击 Mongo-canfestival-...objdictgenobjdictedit.py。

如果安装正常,则会出现以下的界面:

d9851db2-50f0-11ed-a3b6-dac502259ad0.png

2 . CANopen对象字典编辑工具的使用方法如下:

a . 点击左上角的按钮“文件”,可新建或打开对象字典。

d99da7ec-50f0-11ed-a3b6-dac502259ad0.png

打开bsp中的对象字典。

d9b70692-50f0-11ed-a3b6-dac502259ad0.png

打开对象字典成功后,如下图所示:

d9dec97a-50f0-11ed-a3b6-dac502259ad0.png

b . 点击选项后,可编辑字典,如下图所示:

d9f645d2-50f0-11ed-a3b6-dac502259ad0.png

CANopen对象字典各索引范围的描述如下图。

da18038e-50f0-11ed-a3b6-dac502259ad0.png

对象字典索引0x2000~0x5FFF的制造商特定自协议区,常被用于存放应用数据。

如下图所示:可以直接通过编辑工具修改对象字典索引0x2100的数据。

da656d72-50f0-11ed-a3b6-dac502259ad0.png

c . 将CANopen对象字典输出的方法如下:

da831ab6-50f0-11ed-a3b6-dac502259ad0.png

点击【建立字典】后,会生成.c和.h对象字典文件。如果当前打开的是工程内的.od文件,则会更新工程中的对象字典。

点击【导出成EDS文件】后,会生成eds文件。CANopen主机需要用eds文件解析从机。

4 . CANopen从机程序流程。

在CANopen中,PDO为过程数据对象协议,可用于在多节点之间交换即时数据。PDO被分为RPDO和TPDO。RPDO为从机接收数据。TPDO为从机发送数据。

在用例从机对象字典中,有4个RPDO,4个TPDO。在下图中N的取值为1~4。

daa5d3b2-50f0-11ed-a3b6-dac502259ad0.png

如上图所示,应用层CANopen从机程序流程为:

a . 初始化底层驱动。初始化CANopen,并导入对象字典。

b . 从机进入预操作状态后,不断读写对象字典。

注意:因为双方的时钟相互独立,存在误差。所以加速了当前使用的硬件定时器,使从机能及时响应主机。

5 . CANopen主站卡环境安装。

本实验用 USBCAN-E-P CANopen主站卡作为CANopen主机,开发板作为CANopen从机。

从官网获取 USBCAN-E-P 资料

☆ 获取USBCAN-E-P 的PC端上位机软件安装包:

https://www.zlg.cn/data/upload/software/Can/CANopen_Setup.rar

☆ 获取USBCAN-E-P用户手册:

https://www.zlg.cn/data/upload/software/Can/USBCAN_E_P_CANOpen_um.pdf

☆获取USBCAN-E-P驱动:

https://www.zlg.cn/data/upload/software/Can/USBCAN_E_P_drive.zip

PC端上位机软件安装完成后,获得软件 CANManager for CANopen :

dac17afe-50f0-11ed-a3b6-dac502259ad0.png

然后根据用户手册,安装USBCAN-E-P驱动。

5. 实验现象

1 .将CANopen从机程序下载后,RT-Thead控制台输出如下信息

dadbde12-50f0-11ed-a3b6-dac502259ad0.png

2 . 然后打开CANManager for CANopen。

daf22d66-50f0-11ed-a3b6-dac502259ad0.png

导入CANopen从机的eds。

db114afc-50f0-11ed-a3b6-dac502259ad0.png

选择从机用例的eds文件。文件路径为:driverspkg_support_examplecanopenUSBCAN-E-P-example-slaveapp_od.eds

db384a3a-50f0-11ed-a3b6-dac502259ad0.png

点击搜索,开始搜索从机,如下图所示:

db4b82ee-50f0-11ed-a3b6-dac502259ad0.png

搜索到从机后,点击右下角的关闭按钮后,如下图所示:

db657258-50f0-11ed-a3b6-dac502259ad0.png

3 . 点击左上角的启动后,设置如图:

db8197ee-50f0-11ed-a3b6-dac502259ad0.png

启动后,可观察到现象:主机收到从机的TPDO中,红色框中的数据在不断循环。蓝色框中的数据不变,为字典中的初始值。与程序流程图逻辑一致。

dba111aa-50f0-11ed-a3b6-dac502259ad0.png

点击RPDO1的手动发送后。TPDO1的后4字节数据与RPDO1的后4字节数据一致。

dbf1ef3a-50f0-11ed-a3b6-dac502259ad0.png

修改RPDO2后4字节数据后,点击RPDO2的手动发送后。TPDO2的后4字节数据与RPDO2的后4字节数据一致。

dc638a00-50f0-11ed-a3b6-dac502259ad0.png

4 . 实验完成后,RT-Thread控制台输出如下信息:

dcc2dc26-50f0-11ed-a3b6-dac502259ad0.png

如果主机和从机几乎同时往CAN总线发送数据,就会有 CAN通讯超载 的紧急报文。

receivedEMCYmessage.Node:08ErrorCode:8110ErrorRegister:11

CANopen紧急报文错误代码说明如下:

dcd42bac-50f0-11ed-a3b6-dac502259ad0.png

6. 软件包程序修改说明

1 . CanFestival 软件包修改(版本:v1.0.0)

该软件包有3处需要修改:

软件包第1处修改

修改原因:can过滤器控制块配置不正确。

a . 宏RT_CAN_FILTER_ITEM_INIT,会将过滤表号设置为-1。如果过滤表号为-1,则表示:不指定过滤表号,该过滤器控制块不会被初始化。这会导致回调函数无效。所以需要修改过滤表号:将过滤表号修改为 0。

b . 适配rt-thread的驱动框架。将过滤表模式修改为0。

具体修改如下:(修改前的代码 + 修改后的代码)

将 packagesCanFestival-v1.0.0srccan_rtthread.c 进行更改。can_rtthread.c的部分内容如下:

修改前:

structrt_can_filter_itemfilter1item[1]=
{
RT_CAN_FILTER_ITEM_INIT(0x180,0,0,1,0,can1ind,&can_data.event)
};

修改后:

structrt_can_filter_itemfilter1item[1]=
{
{
.id=0x180,
.ide=0,
.rtr=0,
.mode=0,/*过滤表模式*/
.mask=0,
.hdr=0,/*过滤表号*/
.ind=can1ind,
.args=&can_data.event
}
};

软件包第2处修改

修改原因:部分符号定义冲突。在ES32底层库中,TRUE 和 FALSE会被定义为枚举。在软件包中,TRUE 和 FALSE会被定义为宏。

具体修改如下:

在 packagesCanFestival-v1.0.0incdef.h 的#define __def_h__的下方加入头文件:

#include"type.h"

软件包第3处修改

修改原因:删除非必要的文件。

具体修改如下:

packagesCanFestival-v1.0.0src imer_rtthread.c

#include

7. 如何获取 ES-CodeMaker for RT-Thread?

审核编辑:汤梓红

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原文标题:工程师笔记 | 使用ES32实现CANopen从机

文章出处:【微信号:东软载波微电子,微信公众号:东软载波微电子】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

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