CANopen在LPC5500系列上的实现

NXP管管 · 发表于 2021-1-14 10:04:15

CANopen在LPC5500系列上的实现

CANopen协议

相信广大电工们多少都使用过CAN总线吧? 博世的CAN总线可谓占据了工业现场控制/汽车电子等领域通讯的半壁江山。
CAN总线以其优异的仲裁设计，出色的传输性能以及强大的抗干扰性，正在逐步替代老旧的485/422工业现场总线，成为工业领域现场总线事实上的标准。不过呢，本文的重点不在CAN总线上，而是建立在CAN总线上的通讯协议：CANopen。
如果将CAN总线类比于以太网的话，那么CANopen就相当于TCP/IP协议，属于OSI7层网络模型中的网络层到应用层部分，但是CANopen毕竟是工业现场总线协议，远远没有TCP/IP那么复杂，所以大家不要有畏惧心理哦~
如果之前了解过CANopen协议，那么你大概率对周立功公司的一篇技术笔记《CANopen轻松入门》不陌生，他确实是入门CANopen协议的非常好的材料，里面介绍了几乎所有CANopen DS301核心协议的内容，在这里小编就不重复造轮子了。
如果还没有看过这篇技术笔记朋友们可以抓紧补习哦，这里提供资料下载地址:
https://www.zlg.cn/data/upload/software/Can/CANopen_easy_begin.pdf

CANopen协议栈选择

小编多年前曾经使用过CANopen协议，但只是简单的PTO、SDO通信，没有深究。写这篇文章之前小编又回网上找了不少关于CANopen协议的材料。
于我们搞MCU的人而言，绝大多数都需要在MCU端实现CANopen Node(CANopen 从机)，而CANopen Master(主站)一般由PLC，工控机等来扮演。
小编在网上搜了2个比较著名的CANopen开源免费的协议栈，列举如下：

协议栈	许可证	特点
Canfestival	LGPLv2	纯C编写，网上移植例子多,主站从站都支持
https://canfestival.org/
CANopenNode	Apache2.0	Github上著名项目,纯C编写,代码紧凑，支持从站，网上移植例子比较少
https://github.com/CANopenNode/CANopenNode

Canfestival的移植在网上已经烂大街了，这里就不介绍了，咱们另辟**，选CANopenNode协议栈进行移植。

协议栈移植(CANopenNode)

1、下载代码：
首先去github网站上下载CANopenNode版本，选择1.3LTS版本, 下载地址: https://github.com/CANopenNode/CANopenNode/tags

注意不要用默认的Master分支上的代码，否则会造成编译错误。
2、CANopenNode源码结构：
CANopenNode的源码结构很紧凑，文件不多十来个，包含CANopen.h/c 和 /stack下的以CO开头的为协议栈源码，这些代码不需要修改，各个文件的作用在CANopenNode的README中有详细的描述。

除了不需要修改的协议栈源文件，还需要和MCU CAN接口对接的driver驱动文件，源码中提供了模板文件: drvTemplate和其他一些已经移植好的MCU的driver文件：

另外，源码中还提供了一个example,下面是example的代码结构: 其中CO_OD.c/h是一个实例数据字典，我们要用到。

3、将CANopenNode加入SDK源代码

小编以LPC55S16_SDK2.8.2中的mcan 例子为基础，将CANopenNode的源代码和Example下的CO_OD.c/h和 main.c加入到SDK，包含头文件路径，并编译。CANopenNode的源码编写很规范，与硬件依赖几乎没有，我这里是一次性编译通过。

4、修改CO_driver.c 适配SDK的MCAN接口

这一步是是最重要也是最难的：将SDK的MCAN接口和协议栈的驱动层对接。
首先大体介绍下CANopenNode的工作流程，如官方README给出的那样，CANopenNode需要3个线程来运行，分别为：
Mainline 线程: 主线程，负责处理大部分协议栈相关函数
Timer interval 线程: 定时中断线程，推荐1ms进入一次，负责处理和时间相关的任务
CAN receive thread: CAN接收线程，当接收到1个CAN帧时进入到这里并处理。

对于我们裸机移植，就一切从简：Mainline线程就放到while(1)中，CAN接收线程就放到SDK的CAN回调函数中，定时线程就放到一个1ms的定时中断中即可。这些全部在CO_Driver.c中实现。

首先实现最简单的CO_CANSend函数，他的作用一看既明，就是发送一帧CAN数据：小编直接调用SDK的MCAN_TransferSendNonBlocking函数来实现，只要把CAN数据结构转换下即可：

下面实现定时中断线程，用SysTick开一个1ms的定时中断，然后在定时中断中调用tmrTask_thread函数即可：

最后是CAN接收线程，因为SDK中提供了CAN的发送完成/接收完成回调函数，我们直接在接收完成回调函数中将接收到的CAN帧拿到并且喂给协议栈, 然后开启下一帧的接收：

结语

到此为止，一个最简单的CANopenNode裸机移植程序就搞定了。需要注意的是，如果想要进行简单的测试需要一个USB-CAN转换设备(某宝很多)，最好是带CANopen主站协议的，这种设备我能找到的最便宜的也要700+RMB，确实不算太便宜，后面打算有机会自己做一个USB转CANopen的软硬件，到时候再与大家分享！~

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