Вопрос. Фундаментом CAL служит канальный уровень CAN

CAL/CANopen.

Фундаментом CAL служит канальный уровень CAN. CAL не является ориентированным на конкретные приложения стандартом протокола, не содержит каких-либо профилей, привязанных к конкретным устройствам или задачам, и не определяет содержание передаваемых данных, но предлагает стандартизованные элементы сетевого сервиса прикладного уровня. CAL включает в себя четыре составные части:

- спецификация CAN-сообщений (CMS — CAN Message Specification);

- сетевое управление(NMT _ Network Management);

- распределение идентификаторов(DBT — Identifier Distributor);

- управление уровнем (LMT — Layer Management).

Спецификация CMS описывает типы объектов взаимодействия в рамках объектно-ориентированного подхода, правила передачи данных разных типов посредством CAN-фреймов, взаимодействие между модулями в терминах модели клиент-сервер, механизмы передачи данных, включая передачу пакетов длиной более 8 байтов.

Сетевое управление построено на взаимодействии типа master-slave. Один модуль сети является NMT-мастером, все остальные — NMT-ведомые. Посредством сервисов управления NMT-мастер инициализирует, управляет NMT-ведомыми, которые желают принять участие о взаимодействии, и позволяет им общаться между собой посредством СMS-сервисов. Также в задачи сетевого управления входят контроль ошибок и конфигурирования устройств.

Благодаря DBT-сервисам происходит бесконфликтное распределение идентификаторов среди модулей под контролем DBT-мастера.

Посредством LMT-сервисов возможны запрос и изменение текущих параметров (значений идентификаторов, скорости передачи, битового квантования и т. п.) в модулях непосредственно из CAN-сети.

Структура CANopen в соответствии с моделью OSI приведена на рис. 7.2. Два нижних уровня соответствуют стандарту CAN (ISO 11898, CAN Specification 2.0 A/B).

Рис. 7.2. Архитектура протокола CANopen

В дополнение к спецификациям физического уровня (среда передачи данных — экранированная или неэкранированная двухпроводная дифференциальная линия) CANopen содержит собственные правила битового квантования, а также определяет три рекомендуемых типа соединителей:

1) 9-контактный DSub (DIN 41652),

2) 5-контактный круглый Mini(ANSI/B93.55M_1981),

3) контактное открытое клеммное соединение.

В сети CANopen определены восемь градаций скоростей передачи данных: 1 Мбит/с, 800, 500, 250, 125, 50, 20 и 10 бит/с. Поддержка скорости 20 кбит/с Является обязательной для всех модулей.

Прикладной уровень представляет собой некоторое подмножество CAL и базируется на четырех его основных сервисных элементах: CMS, MT,DBT и LMT, дополненных профилем соединения (CiA DS 301), определяющим базовые правила обмена данными и структуру словаря объектов. Более развитые механизмы сетевого взаимодействия для интеллектуальных устройств (человеко-машинные интерфейсы — HMI, контроллеры, PLC, инструментальные средства и т. п.) описаны в дополнении к коммуникационному профилю (CiA DS302).

В сети CANopen на прикладном уровне модули обмениваются между собой объектами-сообщениями COB (Communication Object), включающими в себя один или более CAN-кадров. Всего существует четыре типа таких объектов:

- объекты данных процесса — Process Data Objects (PDO);

- объекты сервисных данных — Service Data Object (SDO);

- объекты специальных функций — Special function Objects;

- объекты сетевого управления — Network Management Оbjects.

Собственно для целей передачи данных используются два различных механизма — с использованием PDO и на основе SDO. SDO позволяют модулям обмениваться данными любого объема (при последовательностях более 8 байтов — благодаря использованию нескольких кадров CAN) в нецикличном низкоприоритетном режиме.

Устройство в сети CANopen включает в себя три основные логические части:

- интерфейс связи и программное обеспечение протокола;

- словарь объектов;

- интерфейс ввода-вывода и прикладное программное обеспечение.

Первая часть обеспечивает прием-передачу объектов по сети. Вторая (словарь объектов) описывает типы данных, объектов связи (COB) и прикладных объектов, используемых в данном устройстве. Третья часть обеспечивает внутреннюю функциональность устройства и взаимодействие с его аппаратным интерфейсом.

В целях максимального упрощения процесса интеграции модулей независимых производителей в единую сеть, CANopen использует концепцию профилей устройств. К настоящему времени завершено формирование следующих профилей:

- модули ввода-вывода (аналоговые и цифровые DSP_401);

- приводы и модули управления перемещением (DSP_402), т.е. наши электропривода;

- элементы человеко-машинного интерфейса (DSP_403);

- измерительные устройства и регуляторы (WD_404);

- кодеры (DSP_406).