PIC18单片机的CANopen通信协议
在此例中，PDO报文是在对象字典中用通信参数和映射参数来描述的。通信参数决定哪个COB―ID将被PDO使用，此例中RPD0的COB―ID为286，TPDO的COB―ID为187。映射参数包含映射到PDO里的对象在对象字典中的索引和子索引，以及对象的数据长度。此例中映射到RPDO里的对象在对象字典中的索引为3200，子索引为OO，长度为2；映射到TPDO里的对象在对象字典中的索引为3100，子索引为00，长度为1。另外某些相关变量也由对象字典所描述，可以通过sD0对象传输方式进行下载修改或上传观察。此例中的上限温度、下限温度，就由对象字典主索引3000、子索引00和主索引3001、子索引00分别描述。
在节点上实现CANopen协议软件，首先要实现节点接收报文和发送报文的功能。接收报文的过程是，一旦有接收中断产生，就把CAN接收缓冲区接收到的数据和地址放到一内部阵列中，对接收到的报文进行分析，并送去执行相应的子函数(NMT报文接收处理子函数、SDO报文接收处理子函数、心跳报文接收处理子函数、SDO报文接收处理子函数)，最后返回主程序。发送报文的过程是，把需要发送的变量放到对象字典里，再把它们映射封装成相应的对象，最后将报文发送到总线上。
主程序按照通信流程编写，模块上电后先进行通信初始化。其首先初始化CANopen协议中的通信相关参数、对象字典、节点号，再初始化CAN控制器的硬件，包括单片机的内部寄存器、定时器、串行口、CAN控制器。通信初始化后自动进入节点初始化，并进行一些特定用户的初始化。完成后，发送一个启动报文自动进入预操作状态。此时用户的程序循环执行着，在每个循环里，调用接收报文1次。这个模块用来检查接收到的对象，并作相应的处理。在NMT报文到来之前一直持续在预操作状态。在这个状态里，节点可以通过SD0被配置和设置参数，但是不允许发送PDO。在相应的NMT报文到来后，即收到启动远程节点命令后，进入操作状态，在这个状态就可以进行正常的通信了。在收到NMT报文，即停止远程节点命令，节点进入了停止状态，从而停止PDO和SDO通信。
3 实验结果
在软件设计中编写了与上位机的通信模块程序，可以将每个节点接收和发送报文的ID号、数据长度、数据转发到串口，便于上位机进行观测。
图3为系统传输数据的过程，温度传感节点发送报文过程为发送自启动报文后以周期为1 s发送心跳报文，以周期为100 ms发送PDO1报文，发送数据为传感温度(分别为19°，20°，…，21°…)。上限温度和下限高温都为20°时，温度调节节点接收报文过程为接收到NMT报文命令后进入操作状态，不断接收PDOl报文。温度调节节点发送报文过程为发送自启动报文后以周期为1 s发送心跳报文，以事件触发方式发送PDOO报文(发送数据为工作状态长度为1，当接收到的温度低于20°时发送数据为02表示加热，当接收到的温度高于20°时发送数据为01表示降温，当接收的温度为20°时发送数据为OO表示保持)，状态显示灯不断闪烁红色、黄色、蓝色。如在命令节点中发送SDO报文改变对象字典中的上限温度和下限温度，再观察各节点变化。情况1，当上限温度低于20°(为15°)时，温度调节节点一直在降温状态，状态显示灯为红色。情况2，当下限温度高于20°(为25°)时，温度调节节点一直在加热状态，状态显示灯为黄色，情况3，当上限温度高于20°(为25°)，下限温度低于20°(为15°)时，温度调节节点一直在保持状态，状态显示灯为蓝色。命令节点在液晶显示屏中显示实时温度，在状态显示灯中显示实时状态。
命令节点进行NMT对象操作时再观察各节点状态：当按下按钮1时，节点进入欲操作状态；当按下按钮2时，节点重启。
从以上两个实验可以看出，整个系统在运行过程中达到了满意的控制效果，实现了基于CANopen协议的对象数据的交换，通信传输理想。
结 语
应用PIC18单片机自行开发的基于CANopen协议的节点，实现了对4种通信对象信息的通信处理，并通过测试验证了系统信息传递的可靠性、准确性和实时性，很好地满足了基于CANopen协议的温度测控系统的要求；对于CANopen在国内的应用和普及，以及CAN网络和驱动产品尽早和国际接轨，具有重要的意义。
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