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CANopen協(xié)議棧IO模塊設(shè)計

作者:魯猛 時間:2025-03-18 來源:EEPW 收藏

1   整體思路

本文引用地址:http://m.ptau.cn/article/202503/468259.htm

一個工業(yè)級-IO 至少需要滿足?

1.低成本:ARM-M0 32 bit 低成本

2.性能高:主頻80M 集成CAN,同時兼容CAN-FD

3.寬電壓:工作電壓1.62 ~ 3.6 V

4.滿足工業(yè)要求:工作溫度-40 ~ 125 ℃,覆蓋工業(yè)級范圍

一個工業(yè)級-IO 需要占用的內(nèi)存資源?

1.內(nèi)部閃存FLASH:128 k Byte

2.內(nèi)部SRAM:32 k Byte

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2   項(xiàng)目設(shè)計過程

2.1 硬件設(shè)計

CAN接口硬件設(shè)計:

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1.采用電源信號雙隔離

2.保險+ 電感防雷擊設(shè)計

3.RJ45 輸出,方便級聯(lián)

Serial接口硬件設(shè)計:

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1.USB 轉(zhuǎn)串口芯片CH340G

2.僅用于Debug 信息打印

輸入、輸出測試IO硬件設(shè)計:

輸出光耦隔離,MOS電流增強(qiáng)

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輸入雙向光耦隔離,支持PNP、NPN模式

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2.2 軟件設(shè)計

CAN接口軟件實(shí)現(xiàn)

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1.CAN初始化

2.CAN的郵箱發(fā)送

3.CAN中斷接收

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IO操作軟件實(shí)現(xiàn):

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1.IO初始化

2.IO的翻轉(zhuǎn)

協(xié)議棧的的移植:

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1.協(xié)議棧的移植(stack、ccm);

2.對象字典的遷移(objdict);

3.芯片底層的對接(driver);

CANopen對象字典和CIA401實(shí)現(xiàn):

輸入映射rpdo:

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輸入處理:

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3   系統(tǒng)流程圖

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硬件流程圖概述:

1.電源上電后,電源管理芯片控制5 V 電源端的輸出,后端無短路后直接輸出;

2. 5 V 電源使能后,經(jīng)過LDO 穩(wěn)壓芯片到3.3 V 輸出到MCU 和各個接口芯片;

3.MCU供電正常后,開始復(fù)位,取外部晶振倍頻后以80M 主頻運(yùn)行;

4.MCU運(yùn)行后會初始化相關(guān)外設(shè),在主循環(huán)中進(jìn)行CAN報文的收發(fā)和IO端口的控制;

5.MCU將內(nèi)部的CAN報文經(jīng)TTL信號隔離后發(fā)送到CAN收發(fā)器,交由收發(fā)器再發(fā)送到總線上;

6. CAN收發(fā)器收CAN總線數(shù)據(jù),轉(zhuǎn)換為TTL信號,隔離后再發(fā)送的MCU 內(nèi)部的CAN 控制器的FIFO 中;

7. MCU還控制著硬件的輸入輸出IO狀態(tài);

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軟件流程圖概述:

1.系統(tǒng)上電后, Mspm0g3507 會進(jìn)行系統(tǒng)初始化;

2.系統(tǒng)初始化完畢后,會進(jìn)行外設(shè)的初始化(IO、CAN、Serial、Timer...);

3.在CAN外設(shè)正常初始化后,對CANopen協(xié)議棧進(jìn)行初始化,此時會分配Node-Id,波特率、以及將對應(yīng)的CANopen節(jié)點(diǎn)切為預(yù)操作狀態(tài);

4.MCU在主循環(huán)中會接收CANopen主節(jié)點(diǎn)的信息,會進(jìn)行以下處理:CANopen狀態(tài)機(jī)處理、PDO報文處理、SDO報文處理以及自身心跳報文的發(fā)送等;

5.MCU在主循環(huán)中遵循CIA401協(xié)議,根據(jù)主節(jié)點(diǎn)發(fā)送的對象信息和狀態(tài)機(jī)進(jìn)行相關(guān)的CIA401的處理;

6. MCU根據(jù)CIA401對輸入和輸出IO進(jìn)行狀態(tài)的更新和信號的輸出;

4   系統(tǒng)實(shí)物圖

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輸出端子Y16十六通道,這里只有了8通道

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CAN收發(fā)電路,RJ45連接

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和主控制器連接在一起。

(本文來源于《EEPW》



關(guān)鍵詞: 202503 CANopen IO模塊

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