Diapositive 1 / 69 P&T - GPS - Training PhW - CANopen_lev2_fr 06/ 2004 CANopen CANopen Chapitre 1 :Historique Chapitre 2 : Couche physique Chapitre 3 :

P&T - GPS - TrainingPhW - CANopen_lev2_fr 06/ 2004

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CANopenCANopen

Chapitre 1 : Historique

Chapitre 2 : Couche physique

Chapitre 3 : Couche liaison

Chapitre 4 : Couche application

Chapitre 5 : Résumé caractéristiques principales


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CANopenCANopen



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Chapitre 1 : HistoriqueChapitre 1 : Historique

HistoriqueHistorique

1980-1983 : Création de CAN à l ’initiative de l ’équipementier allemand BOSCH pour répondre à un besoin de l ’industrie automobile.

CAN ne définit qu ’une partie des couches 1 et 2 du modèle ISO.

1983-1987 :

Prix des drivers et micro-contrôleurs intégrant CAN très attractifs car gros volume consommé par l ’automobile

1991 :

Naissance du CIA = CAN in Automation : http://www.can-cia.de/ pour promouvoir les applications industrielles


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Chapitre 1 : HistoriqueChapitre 1 : Historique

HistoriqueHistorique

1995 :

Publication par le CiA du profil de communication DS-301 : CANopen

2001 :

Publication par le CIA de la DS-304 permettant d ’intégrer des composants

de sécurité de niveau 4 sur un bus CANopen standard (CANsafe).

1993 :

Publication par le CiA des spécifications CAL = CAN Application Layer qui décrit des mécanismes de transmission sans préciser quand et comment les utiliser.


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CANopen a été bâti chronologiquement à partir de plusieurs spécifications :

• CAN 2.0 A et B (origine Robert BOSCH)

Définit précisément la couche liaison et une partie de la couche physique

• CAL = CAN Application Layer (CiA) :

Fournit des outils permettant de développer une application utilisant CAN sans mode d ’emploi + précisions sur la couche physique

• CANopen (CiA) :

Définit quels outils CAL utiliser et comment.

Garantit l ’interopérabilité des produits par la description de profiles.

Les spécifications de référenceLes spécifications de référence



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CiA DS-301 = Communication profile

Non implémentée

Non implémentée

Non implémentée

Non implémentée

CAN 2.0 A et B + ISO 11898

CAN 2.0 A et B + ISO 11898

ISO 11898 + DS-102 + DRP-301-1

Device ProfileCiA DS-401I/O modules

Device ProfileCiA DS-402

Drives


Measuring devices

Device ProfileCiA DS-4xx

CAL= CAN Application Layer APPLICATION

PRESENTATION

SESSION

TRANSPORT

RESEAU

LIAISON = LLC + MAC

PHYSIQUE

7

6

5

4

3

2

1

CANopen et le modèle ISO

CANopen et le modèle ISO


Sp

éc

ific

ati

on

s C

AN


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CANopenCANopen

Partie 1 : Caractéristiques du médium

Partie 2 : Connectiques recommandées

Chapitre 2 : Couche physique


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Non implémentée

Non implémentée

Non implémentée

Non implémentée

CAN 2.0 A et B + ISO 11898

CAN 2.0 A et B + ISO 11898

ISO 11898 + DS-102 + DRP-301-1



Drives


Measuring devices



PRESENTATION

SESSION

TRANSPORT

RESEAU

LIAISON = LLC + MAC

PHYSIQUE

7

6

5

4

3

2

1

Chapitre 2 : Couche physique - Partie 1 : Caractéristiques du médium

Couche physiquede CANopen

Couche physiquede CANopen


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Paire différentielle torsadée : 1 paire si CAN-H / CAN-L

2 paires si CAN-H / CAN-L + alim.

Impédance caractéristique de ligne : 120 ohms nominal

Terminaisons de ligne : 120 ohms à chaque extrémités

Résistance du fil : 70 milli-ohms / mètre nominal

Temps de propagation : 5 ns / mètre nominal

Topologie : Type bus avec dérivations les plus courtes possibles

Description du médiumDescription du médium



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Débit - longueur du bus - section câble pour 32 stations maximumDébit - longueur du bus - section câble pour 32 stations maximum


Débit Longueur du bus Section câbles

1 Mbit/s 25 m 0,25 mm2 AWG 23

800 Kbit/s 50 m 0,34 mm2 AWG 22

500 Kbit/s 100 m 0,34 mm2 AWG 22

250 Kbit/s 250 m 0,34 mm2 AWG 22

125 Kbit/s 500 m 0,5 mm2 AWG 20

50 Kbit/s 1000 m 0,75 mm2 AWG 18

20 Kbit/s 1000 m 0,75 mm2 AWG 18

10 Kbit/s 1000 m 0,75 mm2 AWG 18


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Débit - longueur du bus - section câble pour 100 stations maximumDébit - longueur du bus - section câble pour 100 stations maximum


Débit Longueur du bus Section câbles

1 Mbit/s 25 m 0,34 mm2 AWG 22

800 Kbit/s 50 m 0,6 mm2 AWG 20

500 Kbit/s 100 m 0,6 mm2 AWG 20

250 Kbit/s 250 m 0,6 mm2 AWG 20

125 Kbit/s 500 m 0,75 mm2 AWG 18

50 Kbit/s 1000 m 1 mm2 AWG 17

20 Kbit/s 1000 m 1 mm2 AWG 17

10 Kbit/s 1000 m 1 mm2 AWG 17


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Le CiA préconise dans sa recommandation DR-303-1 une liste de connecteurs classée en 3 catégories.

Usage généralSUB D 9 points connector DIN 41652, connecteur multipole (cable plat vers SUB-D 9pts), RJ10, et RJ45

Usage industrielMini Style 5 pins, Micro Style 5pins, Open Style

Usage particulierConnecteur rond 7 points, connecteur rond 8 points, connecteur rond 9 points, connecteur rond 12 points, Hand Brid Harting.

Connectiques recommandéesConnectiques recommandées

Chapitre 2 : Couche physique - Partie 2 : Connectiques recommandées


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Pin Signal Description :1 : Reserved

2 : CAN_L = CAN_L bus line dominant low

3 : CAN_GND = CAN Ground

4 : Reserved

5 : (CAN_SHLD) Optional CAN Shield

6 : (GND) Optional Ground

7 : CAN_H = CAN_H bus line dominant high

8 : Reserved

9 : (CAN_V+) Optional CAN external positive supply

Connecteur SUB D 9 points DIN 41652Connecteur SUB D 9 points DIN 41652


Mâle coté produit


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Connecteur RJ45Connecteur RJ45


Pin Signal Description

1: CAN_H = CAN_H bus line (dominant high)

2: CAN_L = CAN_L bus line (dominant low)

3: CAN_GND = Ground / 0 V / V-

4: Reserved

5: Reserved

6: (CAN_SHLD) = Optional CAN Shield

7: CAN_GND = Ground / 0 V / V-

8 (CAN_V+) = Optional CAN external positive supply


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Pin Signal Description :

1 : (CAN_SHLD) = Optional CAN Shield

2 : (CAN_V+) = Optional CAN external positive supply

3 : CAN_GND = Ground / 0V / V-

4 : CAN_H = CAN_H bus line (dominant high)

5 : CAN_L = CAN_L bus line (dominant low)

Connecteur 5-pin Mini Style : 7/8Connecteur 5-pin Mini Style : 7/8


Mâle coté produit


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Pin Signal Description :

1 : CAN_GND = Ground / 0 V / V-

2 : CAN_L = CAN_L bus line (dominant low)

3 : (CAN_SHLD) = Optional CAN Shield

4 : CAN_H = CAN_H bus line (dominant high)

5 : (CAN_V+) = Optional CAN external positive supply

Connecteur Open StyleConnecteur Open Style


Mâle coté produit


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Fournisseurs recommandésFournisseurs recommandés


Câbles

- U.I.LAPP GmbHSchultze-Delitsch-Str. 25D-70565 Stuttgart Germany

http://www.lappcable.com

Connecteurs- ERNI Elektroapparate GmbH

Seestrasse 9 D-73099 Adelberg Germany

- ERNI Connectique S.a.r.l, France27 bis, avenue des Sources / CP 638 F-69258 LYON Cedex 09,

http://connect.erni.com/


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CANopenCANopen

Partie 1 : Format des trames

Partie 2 : La sécurisation des échanges

Chapitre 3 : Couche liaison


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La spécification CAN V2.0 comprend 2 versions : CAN 2.0.A et CAN 2.0.B

CAN 2.0.A correspond au format de trame standard avec un identifieur codé sur 11 bits est utilisé par CANopen et la plupart des couches applicatives.

CAN 2.0.B correspond au format de trame étendue avec un identifieur codé sur 29 bits est peu utilisé.

CAN 2.0.A et CAN 2.0.BCAN 2.0.A et CAN 2.0.B

Chapitre 3 : Couche liaison - Partie 1 : Format des trames


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Séquence deCRC

Début de trame SOF

Indentifieur

Bit RTR RemoteTransmission

Request

Champ dedonnées

Délimit.CRC

Structure de la trame CAN 2.0.AStructure de la trame CAN 2.0.AStructure de la trame CAN 2.0.AStructure de la trame CAN 2.0.A

SlotACK

1 11 6 0 à 64 15 71 111

Délimit.ACK

Fin detrameEOF

Champd ’arbitrage

Champ decommande :compatibilitéet longueur

Taille de la trame sans bit stuffing : 47 à 111 bits


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Bits dominants et bits récessifsBits dominants et bits récessifs


10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0SO

FS

OF

RT

RR

TR ControlControl

fieldfield

IdentifierIdentifier

Station 1Station 1

Station 2Station 2

Station 3Station 3

DD

RR

S1S1 S2S2 S3S3

Station 2perd l ’arbitrage

Station 1perd l ’arbitrage

BusBus


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Data Frame : ces trames transportent des données d ’un producteur vers des consommateurs sans garantie de traitement.

Remote Frame : ces trames de polling sont émises par un maître vers des esclaves pour requérir la transmission d ’une trame de données.(utilisé pour le Node Guarding ou pour la transmission des PDOs configurés en polling ).

Error Frame : ces trames sont transmises lorsqu ’une station détecte une erreur de transmission sur le bus.

Overload Frame : ces trames sont émises pour demander un laps de temps supplémentaire entre des trames (de données ou de requête) successives.

Les 4 types de trames CANLes 4 types de trames CAN



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SOF IDENT RTR CTR DATA CRC ACK EOF

1D

Data Frame CAN V2.0 AData Frame CAN V2.0 AData Frame CAN V2.0 AData Frame CAN V2.0 A

0 à 64X 1X+1R5X+1R6X11X 1D 7R

SOF IDENT RTR CTR DATA CRC ACK EOF

1D

Remote Frame CAN V2.0 ARemote Frame CAN V2.0 ARemote Frame CAN V2.0 ARemote Frame CAN V2.0 A

0 à 64X 1X+1R5X+1R6X11X 7R1R

Trame de données

Trame de requête

Intertrame

3R

Intertrame

3R

Un trame de donnée (Data frame) est prioritaire par rapport à une trame de requête (Remote frame).


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ERROR FLAG ERROR DELIMITER

Error FrameError FrameError FrameError Frame

ACTIVE ERROR FLAG : 6D 8R

Trame en cours de diffusion

Erreur détectée

PASSIVE ERROR FLAG : 6R

OVERLOAD FLAG OVERLOAD DELIMITER

Overload FrameOverload FrameOverload FrameOverload Frame

6D 8R

Trame précédente

EOF ou ERROR DELIMITER


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Au niveau du bit : lors de la transmission de 5 bits identiques il est introduit volontairement un bit supplémentaire dit de « stuffing » de valeur opposée. Ce bit est testé et éliminé par le récepteur.

Au niveau de la structure des trames, des délimiteurs : CRC Delimiter, ACK Delimiter, End of Frame, Error Delimiter, Overload Delimiter sont intégrés pour permettre la vérification de la structure.

Au niveau de la validité du contenu : une séquence de CRC permet aux récepteurs de vérifier la cohérence des données reçues.

ACK slot : cette fenêtre permet à l ’émetteur de savoir que son message a bien été reçu par au moins une station (bit dominant).

Les mécanismes de sécurisationLes mécanismes de sécurisation

Chapitre 3 : Couche liaison - Partie 2 : La sécurisation des échanges


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Chaque noeud comporte obligatoirement deux compteurs :

TEC Transmit Error Counter, et REC Receive Error Counter.

Ces compteurs s ’incrémentent et se décrémentent en utilisant un mécanisme de pondération sophistiqué gravé dans le silicium.

Suivant la valeur de ces compteurs, le nœud se trouve dans un des 3 états suivant :

Erreurs actives

Erreurs passives

Bus OFF (driver d ’émission déconnecté du bus).

Compteurs d ’erreursCompteurs d ’erreurs



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Valeur des compteurs / état du noeudValeur des compteurs / état du noeud


Erreurs actives

Erreurs passives

Bus OFF

Reset et configuration

REC > 127ou TEC > 127

REC < 128et TEC < 128

TEC > 255

128 occurrences de 11 bits récessifs consécutifs (fin de

trames sans erreurs)


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CANopenCANopen

Partie 1 : Concepts de base de CANopen

Partie 2 : Objets et services CANopen

Chapitre 4 : Couche application


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Non implémentée

Non implémentée

Non implémentée

Non implémentée

CAN 2.0 A et B + ISO 11898

CAN 2.0 A et B = ISO 11898-1 et 2

ISO 11898 + DS-102



Drives


Measuring devices



PRESENTATION

SESSION

TRANSPORT

RESEAU

LIAISON = LLC + MAC

PHYSIQUE

7

6

5

4

3

2

1

Chapitre 4 : Couche application - Partie 1 : Concepts de base de CANopen

CANopen s ’appuie sur CAL

CANopen s ’appuie sur CAL


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CANopen définit :

comment les données sont transmises :

Profil communication DS-301 commun à tous les produits

Définit entre autre l ’allocation des identifieurs COB-ID pour chaque type de message.

quelles données sont transmises :

Profils produits DS-4xx propre à chaque famille de produit

(E/S TOR, E/S analogique, variateurs de vitesse, encodeurs…)

La description des ces fonctionnalités s’effectue par l ’intermédiaire d ’un

dictionnaire d ’objet Device Object Dictionnary (OD).

Couche applicationCouche application



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Le dictionnaire d ’objet OD est un groupement ordonné d ’objets accessibles par :

un index de 16 bitset éventuellement un sub-index sur 8 bits

Il décrit l ’ensemble des fonctionnalités du produit.

Cette description se matérialise par un fichier EDS : Electronic Data Sheet.

de format ASCII respectant une syntaxe stricte et exploitable par les logiciels de configuration du bus (Sycon etc…)

Object Dictionary = ODObject Dictionary = OD



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Structure du « Object Dictionary »Structure du « Object Dictionary »


Index Objects Description

0x0000 Reserved

0x0001 – 0x009F Data Types Area Définit les différents types de variablesutilisées : octets, mots, doubles mots,signés, non signés etc…

0x00A0 – 0x0FFF Reserved

0x1000 – 0x1FFF Communication profile Area Décrit les objets liés à la communication

0x2000 – 0x5FFF Manufacturer Specific Profile Area Décrit les objets ‘’métier’’ spécifiques aufabriquant.

0x6000 – 0x9FFF Standardised Device Profile Area Décrit les objets ‘’métiers’’ standardiséspar le CiA..

0xA000 – 0xFFFF Reserved


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Le profil de communication DS-301 :

Décrit la structure générale de l ’OD, et des objets se trouvant dans la zone « Communication profile area » : index 1000 à 1FFF.

Il s’applique à tous les produits CANopen.

Les profils équipements DS-4xx :

Décrivent pour les differents types de produit (modules E/S TOR, E/S analogiques, variateurs, appareil de mesures) les différents objets associés.

Objets standardisés : Index 6000 à 9FFF

Objets spécifiques : Index 2000 à 5FFF

Certains objets sont obligatoires, d ’autres optionnels. Ils sont accessibles soit en lecture, soit en lecture et écriture.

Profils CANopenProfils CANopen



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Extrait du fichier EDS CANopen ATV58Extrait du fichier EDS CANopen ATV58Extrait du fichier EDS CANopen ATV58Extrait du fichier EDS CANopen ATV58

[FileInfo]

FileName=A58_F.eds

FileVersion=1

FileRevision=2

Description=Carte Option ATV58

CreationTime=00:00AM

CreationDate=12-05-2000

CreatedBy=Marie-Annick Menanteau, Schneider Electric

[DeviceInfo]

VendorName=Schneider Electric

ProductName=ATV58_F

ProductVersion=1

ProductRevision=1

BaudRate_10=0

BaudRate_20=0

BaudRate_50=0

BaudRate_100=0

BaudRate_125=1

BaudRate_250=1

BaudRate_500=1

BaudRate_800=0

BaudRate_1000=1

Granularity=0x8

VendorNumber=0x0200005a

ProductNumber=0

SimpleBootUpMaster=0

ExtendedBootUpMaster=0

SimpleBootUpSlave=1

ExtendedBootupSlave=0….

[Comments]

Lines=6

Line1=Used profile: 402

Line2=Manufacturer device name: VW3A58306

Line3=Hardware version: 1.0

Line4=Software version: 1.0

Line6= This is the EDS file for the CANopen Schneider Electric ATV58 drive module CAN Communication Adapter

[MandatoryObjects]

SupportedObjects=12

1=0x1000

2=0x1001

3=0x6040

4=0x6041

5=0x6042

6=0x6043

7=0x6044

8=0x6046

9=0x6048

10=0x6049

11=0x6060

12=0x6061

[1000]

ParameterName=Device Type

ObjectType=7

DataType=0x0007

AccessType=RO

DefaultValue=0x10192

PDOMapping=0


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Profil de communication CANopen DS-301Profil de communication CANopen DS-301

Chapitre 4 : Couche application - Partie 2 : Objets et services CANopen

Le profil de communication CANopen définit 4 fonctions standardisés :

1 . Administration du réseau : démarrage du bus, affectation des identifieurs, paramétrage, et surveillance NMT = Network ManagemenT (modèle maître-esclave)

2 . Transmission rapide des données de process (<= 8octets) :

PDO = Process Data Object (modèle producteur-consommateur)

3 . - Transmission de données de paramétrage (peuvent être > 8 octets par segmentation) sans contrainte de temps :

SDO = Service Data Object (modèle client-serveur)

4 . Messages prédéfinis pour gérer les synchronisation, références temporelles, erreurs fatales : SFO = Special Function Object


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Transitions effectuées par le maître NMT : Types d ’objet de communication autorisés :

1: Start_Remote_Node a. NMT

2: Stop_Remote_Node b. Node Guard

3: Enter_Pre-Operational_State c. SDO

4: Reset_Node d. EMCY

5: Reset_Communication e. PDO.

6: Initialisation du nœud terminée

Administration du réseau : NMTAdministration du réseau : NMT


Diagramme d ’état correspondant au « CANopen minimum boot-up » *

(service obligatoire)

Démarrage du busDémarrage du bus


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Allocation des identifieursAllocation des identifieurs


L ’allocation des identifieurs peut s ’effectuer par 3 méthodes :

En utilisant l’allocation par défaut : CANopen Predefined Set

Cette allocation par défaut est obligatoire et disponible dans l ’état Pre-Opérational.

Elle permet de réduire la phase de configuration du réseau

Les données de process sont échangées entre le manager du bus et les esclaves

Defini uniquement pour les 4 premiers PDOs : PDO1 à PDO4

Par application dans la l ’état Pre-Operational :

Obligatoire pour les PDOs supérieurs à PDO4, ou pour le “PDO linking” (direct

exchanges between slaves)

Par application dans la l ’état Pre-Operational :

Ecriture dans les objets correspondant du dictionnaire par service SDO


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Dans le but de réduire la phase de configuration du réseau un système obligatoire d ’allocation des identifieurs par défaut est défini.

Cette allocation est effective dans l ’état « Pre operational » juste après la phase d ’initialisation.

Elle est basée sur un partage de l ’identifieur COB-ID en 2 parties :

Function code permet le codage de 2 PDO en réception, 2 PDO en émission, 1 SDO, 1 EMCY object, 1 Node Guardind Identifier, 1 SYNC object, 1 Time Stamp obect.

Node ID correspond à l ’adresse du produit codée par exemple par des DIP switchs.

Allocation par défaut des identifieursAllocation par défaut des identifieurs


10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

Function Code Node ID


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Objets en diffusion général

Objet Function Code Bin COB-ID Hex COB-ID DecNMT 0000 0x000 0

SYNC 0001 0x080 128

TIME STAMP 0010 0x100 256

Objets en diffusion point à point

Objet Function Code Bin COB-ID Hex COB-ID DecEmergency 0001 0x081à 0x0FF 129 à 255

PDO 1 en émission 0011 0x181 à 0x1FF 385 à 511

PDO 1 en réception 0100 0x201 à 0x27F 513 à 639







SDO en seveur 1011 0x581 à 0x5FF 1409 à 1535

SDO en client 1100 0x601 à 0x67F 1537 à 1663

NODE GUARD 1110 0x701 à 0x77F 1793 à 1919


L ’allocation par défaut des identifieurs n ’est utilisable que pour les

produits utilisantles 4 premiers PDO(Le cinquième PDO recouvre la zone

réservée aux SDO)

10

24

id

en

tifi

eu

rsm

ax

imu

m

r és

ers

vé

s p

ou

r le

s P

DO


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RxPDO_1_SL1RxPDO_2_SL1RxPDO_1_SL2RxPDO_2_SL2RxPDO_1_SL3RxPDO_2_SL3

TxPDO_1_SL1TxPDO_2_SL1TxPDO_1_SL2TxPDO_2_SL2TxPDO_1_SL3TxPDO_2_SL3

TxPDO_1_SL1TxPDO_2_SL1

RxPDO_1_SL1RxPDO_2_SL1





MasterMaster

Esclave 1Esclave 1

Esclave 2Esclave 2

Esclave 3Esclave 3

Tous les nœuds (esclaves)

communiquent avecune station centale

(maître)


En

tré

esE

ntr

ées

So

rtie

sS

ort

ies


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Modification de l ’allocation par défautModification de l ’allocation par défaut

TxPDO_1_PXTxPDO_2_PX

RxPDO_1_PXRxPDO_2_PX

TxPDO_1_PYTxPDO_2_PY

RxPDO_1_PYRxPDO_2_PYRxPDO_3_PY

TxPDO_1_PZTxPDO_2_PZ

RxPDO_1_PZRxPDO_2_PZRxPDO_3_PZ

Produit XProduit X

Produit YProduit Y Produit ZProduit Z

Permet d ’échangerdes données directement sans passer par le maître

(PDO linking).

Utilisation du concept producteur-consommateur.

Exemple : Commande d ’axes


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Ces services sont utilisés pour la transmission de données de process de faible taille (<= 8octets) en temps réel.

Ils permettent à un équipement producteur de mettre à disposition d ’un ou plusieurs consommateurs une variable de taille maximum 64 bits sans overhead.

Ce service n ’est pas confirmé.

Les Process Data Objects = PDOProcess Data Objects = PDOLes Process Data Objects = PDOProcess Data Objects = PDO



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Chaque PDO en émission ou réception est décrit par 2 objets dans le dictionnaire d ’object :

PDO Communication Parameter indique comment est transmis ou reçu

le PDO : Le COB-ID utilisé Le mode de transmission/réception utilisé Pour les PDO en émission, le temps minimum entre 2 messages

(inhibit time)

PDO Mapping Parameter indique quelles données sont transportées : La liste des objets du dictionnaire d ’objet OD La taille de chaque objet

Description des PDO PDODescription des PDO PDO



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Objets TxPDO Communication parameterObjets TxPDO Communication parameter


PDO en émission : Index 0x1800 à 0x19FFPDO en émission : Index 0x1800 à 0x19FF

IndexSub-Index

Nom FormatValeur par

défautDescription

0 Nombred’éléments Octet 3 Nombre d’éléments suivant

1 COB-IDDouble

mot

Fonction dunuméro dePDO et du

node ID

11 bits de poids faibble = COB-IDBit 31 = indique si PDO actif ou nonBit 30 = Indique si accès par Remote frameest supporté ou pas.

2 Transmissiontype Octet

Dépend duproduit

Décrit comment est transmis le PDO :synchrone ou asynchrone, sur changementd’état, cycliquement, sur polling…

0x1800à

0x19FF

3 Inhibit time Mot 0 Temps minimum entre 2 transmission dumême PDO (occupation bande passante)


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Objets TxPDO Mapping parameterObjets TxPDO Mapping parameter


PDO en émission : Index 0x1A00 à 0x1BFFPDO en émission : Index 0x1A00 à 0x1BFF

IndexSub-Index


défautDescription

0 Nombred’éléments Octet

Dépend duproduit

Nombre d’objets mappés

11er objetmappé

Doublemot

Dépend duproduit

Byte 3 et 2 (octets poids fort) = IndexByte 1 = Sub-IndexByte 0 = Longueur en bitsExemple : 0x64010110

2 2ème objetmappé

Doublemot

Dépend duproduit


… … … … …

0x1A00à

0x1BFF

8 8ème objetmappé

Doublemot

0 Idem ci-dessus


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Objets RxPDO Communication parameterObjets RxPDO Communication parameter


PDO en réception : Index 0x1400 à 0x15FFPDO en réception : Index 0x1400 à 0x15FF

IndexSub-Index


défautDescription

0 Nombred’éléments Octet 2 Nombre d’éléments suivant

1 COB-IDDouble

mot

Fonction dunuméro dePDO et du

node ID

11 bits de poids faibble = COB-IDBit 31 = indique si PDO actif ou nonBit 30 = Indique si accès par Remote frameest supporté ou pas.

0x1400à

0x15FF

2 Transmissiontype Octet

Dépend duproduit

Décrit comment est traité le PDO reçu.


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Objets RxPDO Mapping parameterObjets RxPDO Mapping parameter


PDO en réception : Index 0x1600 à 0x17FFPDO en réception : Index 0x1600 à 0x17FF

IndexSub-Index


défautDescription

0 Nombred’éléments Octet

Dépend duproduit

Nombre d’objets mappés

11er objetmappé

Doublemot

Dépend duproduit


2 2ème objetmappé

Doublemot

Dépend duproduit


… … … … …

0x1600à

0x17FF

8 8ème objetmappé

Doublemot

0 Idem ci-dessus


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Synchrone : par réception d ’un message SYNC

Acyclique : - la transmission est pré-déclenchée par l ’occurrence d ’un événement

dans l’équipement

- la transmission est pré-déclenchée par une « Remote request » (polling)

Cyclique : - la transmission est déclenchée périodiquement après chaque 1, 2 ou jusqu ’à 240 messages SYNC

Mode de transmission des PDOMode de transmission des PDO


Asynchrone :

- la transmission est déclenchée par l ’occurrence d ’un événement dans le profil de l ’équipement

- la transmission est déclenchée par une « Remote request»


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Transmission synchrone acyclique des PDOTransmission synchrone acyclique des PDO


Evénementproduit X

SYNC SYNC SYNC SYNC

TxPDO_PX

SYNC SYNC SYNC SYNC

TxPDO_PX

Remoterequest vers

produit X

Sur réception d ’une Remote Request (polling) - Transmission type = 252Sur réception d ’une Remote Request (polling) - Transmission type = 252

Sur événement - Transmission type = 0Sur événement - Transmission type = 0

SYNC

SYNC

TxPDO_PX

Remoterequest vers

produit X


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Transmission synchrone cyclique des PDOTransmission synchrone cyclique des PDO


SYNC

SYNC SYNC SYNC

TxPDO_PX

Cyclique sur n signaux de synchro - Transmission type = 1 à 240 (nombre de message SYNC)Cyclique sur n signaux de synchro - Transmission type = 1 à 240 (nombre de message SYNC)

SYNC SYNC SYNC SYNC SYNC SYNC SYNC SYNC

TxPDO_PXTxPDO_PX

Exemple si n = 3 Exemple si n = 3


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Transmission asynchrone des PDOTransmission asynchrone des PDO


Evénementproduit X

TxPDO_PX

TxPDO_PX

Sur réception d ’une Remote Request (polling) - Transmission type = 253Sur réception d ’une Remote Request (polling) - Transmission type = 253

Sur événement - Transmission type=254 événement spécifique, 255 événement défini dans profil Sur événement - Transmission type=254 événement spécifique, 255 événement défini dans profil

TxPDO_PX

SYNC SYNC SYNC SYNC SYNC

SYNC SYNC SYNC SYNC SYNCRemoterequest vers

produit X

Remoterequest vers

produit X


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Transmission des PDO : Inhibit timeTransmission des PDO : Inhibit time


Pour garantir que des objets ayant un niveau faible de priorité puisse être transmis, il est possible d ’affecter un temps minimum entre 2 transmission d ’un même PDO.

Cette valeur est renseignée dans le paramètre « Inhibit time » des objets TxPDO communication parameters index 0x1800 à 0x19FF.


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Réception synchrone acyclique des PDORéception synchrone acyclique des PDO


SYNC SYNC SYNC SYNC

Rx_PDO_PX

Sur événement - Transmission type = 0Sur événement - Transmission type = 0

SYNC

Prise en compte du PDO reçu

Tx_PDO_PX


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Réception synchrone cyclique des PDORéception synchrone cyclique des PDO


SYNC

SYNC SYNC SYNC

RxPDO_PX

Cyclique sur n signaux de synchro - Transmission type = 1 à 240Cyclique sur n signaux de synchro - Transmission type = 1 à 240

SYNC SYNC SYNC SYNC SYNC SYNC SYNC SYNC

T_PDO_PXT_PDO_PX

RxPDO_PX

Exemple si n = 3 Exemple si n = 3




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Réception asynchrone des PDORéception asynchrone des PDO


Sur événement - Transmission type=254Sur événement - Transmission type=254

SYNC SYNC SYNC SYNC SYNCRxPDO_PX


T_PDO_PX


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Ces services sont utilisés pour la transmission en point à point de données de paramétrage n ’ayant pas de contraintes de temps.

Ils permettent à un équipement client (manager du bus) d ’accéder au dictionnaire d ’objets d ’un équipement serveur (stations 1 à 127) en écriture ou en lecture en l ’adressant par son Index et Sub-index.

La taille des données peut dépasser 8 octets, dans ce cas un système de segmentation des données est activé.

Le résultat d ’une écriture ou d ’une lecture est confirmé par une réponse.

Un échange SDO requiert 2 COB-ID : un pour la requête, l ’autre pour la réponse.

Les Service Data Objects = SDOService Data Objects = SDOLes Service Data Objects = SDOService Data Objects = SDO



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SYNC = Synchronization Object :

Cet objets est utilisé pour synchroniser l ’acquisition de données d’entrées, ou la mise à jour de de données en sorties (commande d ’axes par exemple).

Le manager du bus émet le message SYNC à une période communication (cycle period) définie lors de la configuration.

Les Special Function Objects = SFOSpecial Function Objects = SFOLes Special Function Objects = SFOSpecial Function Objects = SFO



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Time Stamp Object :

L ’objet Time-Stamp fournit une référence de temps commune à tous les stations.

Ce temps est codé sur 6 octets et représente un temps absolu en ms à partir du 1er janvier 1984.Il permet de synchroniser l ’horloge locale de toutes les stations.




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EMCY Object :

Les objets EMCY sont utilisés pour transmettre des défauts applicatifs associés à chaque station (courant, tension, température, etc…)




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2 mécanismes permettent de surveiller l ’état des stations présentes sur le bus.

Le Node guarding

Fonctionne suivant le concept maître esclave (polling) permet au manager du bus de demander (Remote request) l ’état de chaque station à une période définie par configuration.

Le Heartbeat

Fonctionne suivant le concept producteur consommateur.

L ’état de la station est produit cycliquement à une période définie par configuration.

Ce mécanisme nouvellement spécifié remplace le node guarding sur les nouveaux produits (meilleurs utilisation de la bande passante).




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Node guard Object :

Le maitre NMT surveille l ’état des esclaves connectés sur le bus en émettant périodiquement (Guard time) une remote frame Node guard object à chaque esclave.

Dès réception ,l ’esclave répond au maître.

Les esclaves peuvent optionnellement surveiller le maître NMT : Life guarding.

Life Time = Guard Time x Life Time Factor

Si pendant un temps égal au Life Time un esclave ne reçoit pas de polling, il génère un événement « Life guarding », passe en défaut communication et envoie un objet EMCY.




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Node guard Object :

Le maitre NMT scrute régulièrement l ’état de chacun des esclaves par une Remote Frame et les compare aux valeurs précédentes enregistrées dans une table.

Si une différence est détectée, l ’information est remontée à l ’application par l ’événement « Network Event ».




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Heartbeat :

La fonction Heartbeat nouvellement spécifiée permet d ’économiser la bande passante par rapport au node guarding.

Le producteur de Heartbeat transmet le message Heartbeat suivant une période définie dans l ’objet « Heartbeat Producer Time ».

Le consommateur de Heartbeat vérifie qu ’il reçoit le message Heartbeat dans la fenêtre de temps défini dans l ’objet « Heartbeat Consumer Time ».




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CANopenCANopen

Chapitre 5 : Résumé des caractéristiques principales


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Medium : Paire torsadée blindée2 ou 4 fils (si alimentation)

Topologie : Type bus

Avec dérivations courtes et résistance fin de ligne

Distance maximum : 1000 m

Débit : 9 débits possibles de 10 Kbit/s à 1Mbits/sFonction de la longueur du bus et de la nature du

câble : 1000 m à 10Kbits/s, 25 m à 1 Mbits/s,

Nbre max équipements : 1271 maître et 126 esclaves

Couche physiqueCouche physique



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Méthode d ’accès au médium : CSMA/CA

Chaque équipement peut émettre dès que le bus est libre.

Un principe de bits dominants ou récessifs permet lors d ’une collision un arbitrage bit à bit non destructif.

La priorité d ’un message est donné par la valeur de l ’identifieur appelé COB-ID (Communication Object IDentifieur) situé en début de trame.

Le COB-ID est codé sur 11 bits : valeurs comprises entre 0 et 2047.

Le COB-ID de valeur la plus faible est prioritaire.

Couche liaisonCouche liaison



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Modèle de communication : Producteur / ConsommateurChaque message possède un identifieur unique situé en début de trame.

La valeur de cet identifieur renseigne les récepteurs sur la nature des données contenues dans chaque message.

Chaque récepteur en fonction de sa configuration, consomme ou non ces données.

Taille maxi des données utiles : 8 octets par trame

Sécurité de transmission : Parmi les meilleurs sur les réseaux locaux industrielsDe nombreux dispositifs de signalisation et de détections d ’erreurs permettent de garantir une grande sécurité de transmission.

Couche liaisonCouche liaison



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CANopen définit :

comment les données sont transmises :

Profil communication DS-301 commun à tous les produits

Définit entre autre l ’allocation des identifieurs COB-ID pour chaque type de message.

quelles données sont transmises :

Profils produits DS-4xx propre à chaque famille de produit

(E/S TOR, E/S analogique, variateurs de vitesse, encodeurs…)

La description des ces fonctionnalités s’effectue par l ’intermédiaire d ’un dictionnaire d ’objet Device Object Dictionnary (OD) matérialisé par un fichier EDS.




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4 types de services sont standardisés :

1 . Administration du réseau : paramétrage, démarrage, surveillance (maître-esclaves)

2 . Transmission rapide des données de process (<= 8octets) :

PDO = Process Data Object (modèle producteur-consommateur)

3 . - Transmission de données de paramétrage (peuvent être > 8 octets par segmentation) sans contrainte de temps :

SDO = Service Data Object (modèle client-serveur)

4 . Messages prédéfinis pour gérer les synchronisation, références temporelles, erreurs fatales : SFO = Special Function Object



Documents

Diapositive 1 / 69 P&T - GPS - Training PhW - CANopen_lev2_fr 06/ 2004 CANopen CANopen Chapitre 1 :Historique Chapitre 2 : Couche physique Chapitre 3 :