1 引言
在上期文章中我们了解了CANopen从站设备的开发步骤，本期文章中我们将介绍一款嵌入式CANopen协议转换模块。
CANopen协议作为CAN总线的应用层协议，拥有复杂的网络管理（Network Management）、实时过程数据对象（Process Data Object）、服务数据对象（Service Data Object）、预定义连接和特殊功能对象等基本功能，另外CANopen协议还定义了指示灯规范、通信安全架构、在线配置、EDS文件规范、标准设备规范等一系列协议规范。因此开发基于CANopen协议的设备有着非常高的难度以及较长的开发周期。
2 XGate-COP10简介
XGate-COP10是广州致远电子有限公司开发的一款嵌入式CANopen协议转换模块，转换为UART接口，支持CANopen标准协议DS301、DS302、DS303、DS305。XGate-COP10为CANopen从站协议转换模块，其内部已经集成了CANopen从站协议栈代码，不需要二次开发，可快速方便地使现有设备具有CANopen通信能力。该模块具有如下所示的功能特点：
(1)网络管理服务对象(NMT：Boot up， Node Guarding/Life guarding，Heartbeat Producer)；
(2)过程数据对象(TPDO与RPDO)；
(3)服务数据对象(SDO服务器)；
(4)紧急报文对象(Emergency)；
(5)同步报文对象(Sync)；
(6)网络配置对象(LSS从站)；
(7)串口通信能力(UART)；
(8)96 B的输入输出数据缓冲（I/O）；
(9)CAN总线支持5 kb/s～1 Mb/s的波特率；
(10)体积小，18 mm×31 mm（DIP24封装）。
XGate-COP10从站具有高实时性，并可以支持多达12个RPDO和TPDO过程数据传输，适用于各种干扰强、实时性要求高的场合，小巧的体积适用于嵌入到各种电路板中，在用户系统中的结构如图1所示。
3 硬件设计
XGate-COP10采用标准的DIP24封装，其外观如图2所示。在设计中需要注意的是该模块没有集成CAN收发器，所以需要外加一个CAN收发器，这里推荐使用由致远电子有限公司研发的隔离CAN收发模块CTM8251T，可使设计更加简单、可靠。
XGate-COP10模块可使用DIP开关来设置设备的节点号（Node_ID）和波特率，在特殊情况下也可以不使用DIP开关来设置，可通过用户UART接口或CANopen层设置功能（LSS）来设置该模块的节点号和波特率。
图3所示为XGate-COP10在用户系统中的典型应用，其中用户CPU通过UART（TTL电平）与XGate-COP10进行通信，通过UART用户可以方便地获取或设置XGate-COP10的输入输出数据，实现应用数据与CANopen主站设备的交换。
由于XGate-COP10模块中未集成有CAN收发器，因此该原理图采用了CTM8251T隔离收发器，这样可保证CAN通信的稳定可靠，也实现了整个系统与CAN总线的电气隔离。
4 软件设计
XGate-COP10的软件设计，重点在于用户CPU与XGate-COP10的UART通信的建立(即完成XGate-COP10所规定的串口通信协议)，在XGate-COP10中，串口数据进行了简单的协议封装，实现了对XGate-COP10的既定操作。
(1)串口参数
XGate-COP10使用标准的UART与用户的CPU进行通信，UART参数为1 个启始位、8 个数据位、无奇偶校验位、1 个停止位，波特率57 600 b/s。
(2)通信方式
用户设备主动询问，XGate-COP10被动回答。
主/从应答帧结构实现数据通信，数据的通信由主机发起，称为命令帧。从机接收到后进行应答，称为响应帧。用户对XGate-COP10进行的操作功能如表1所示，其中用户系统设备信息可通过串口写入到XGate-COP10中。
图4所示为操作XGate-COP10软件流程图。首先，用户需要对XGate-COP10模块进行相应的初始化操作，例如写入用户设备信息（必需）、节点地址（可选）和波特率（可选）等操作。其次，只有在XGate-COP10处于操作状态时，与XGate-COP10进行的数据交换才有效。为了方便用户快速地使用XGate-COP10，致远电子提供了UART通信协议源代码，用户可直接在常用的单片机上使用，也可以稍作修改在特殊的单片机上使用。
5 XGate-COP10与CANopen主站连接
为了使XGate-COP10与主站很方便地建立CANopen通信，致远电子提供了XGate-COP10的EDS文件，该EDS文件通过了由CiA提供的测试软件的测试，可无缝地加载到任何标准的CANopen主站设备中。图5是由致远电子提供的PCI-5010P CANopen主站卡建立的主站与XGate-COP10的通信截图。
6 结束语
XGate-COP10以其紧凑的结构、强大而稳定的功能、简单而可靠的UART通信能力使其很方便地嵌入到各种类型的电路中。XGate-COP10的出现，使开发者不用再为开发CANopen协议栈而苦恼。CANopen产品短期上市也不再是梦想。
广州致远电子有限公司提供各种接口的CANopen接口卡、CANopen终端设备(包括数据采集，电机控制等)、CANopen分析仪、网关及网桥、OPC服务器以及基于CANopen协议的整套组网方案及应用开发。