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Présentation. Division - Name - Date - Language 2 Chapitre 1 :Connaissances de base Chapitre 2 : Couche physique Chapitre 3 : Couche liaison Chapitre.

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1 Présentation

2 Division - Name - Date - Language 2 Chapitre 1 :Connaissances de base Chapitre 2 : Couche physique Chapitre 3 : Couche liaison Chapitre 4 : Couche application CANopen

3 Division - Name - Date - Language 3 Partie 1 : Historique Partie 2 : Caractéristiques principales Chapitre 1 : Connaissances de base CANopen

4 Division - Name - Date - Language Création de CAN à l initiative de léquipementier allemand BOSCH pour répondre à un besoin de lindustrie automobile CAN ne définit quune partie des couches 1 et 2 du modèle ISO (ISO 11898) Attractivité en prix des drivers et micro-contrôleurs intégrant CAN, du fait des gros volumes consommés par lindustrie automobile 1991 Naissance du groupement dutilisateurs CIA = CAN in Automation : destiné à promouvoir les applications industrielles Historique Chapitre 1 : Connaissances de base - Partie 1 : Historique

5 Division - Name - Date - Language Publication par le CiA du profil de communication DS-301 : CANopen 2001 Publication par le CIA de la DS-304 permettant dintégrer des composants de sécurité de niveau 4 sur un bus CANopen standard (CANsafe) Publication par le CiA des spécifications CAL = CAN Application Layer Celles-ci décrivent les mécanismes de transmission, mais sans préciser quand ni comment les utiliser Historique Chapitre 1 : Connaissances de base - Partie 1 : Historique

6 Division - Name - Date - Language 6 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 Chapitre 1 : Connaissances de base - Partie 2 : Caractéristiques principales CAL = CAN Application Layer (CiA) Fournit des outils permettant de développer une application utilisant CAN sans mode demploi + précisions sur la couche physique CANopen (CiA) Définit quels outils CAL utiliser et comment Garantit linteropérabilité des produits par la description de profiles Les spécifications de référence

7 Division - Name - Date - Language 7 APPLICATION PRESENTATION SESSION TRANSPORT RESEAU LIAISON = LLC + MAC PHYSIQUE Chapitre 1 : Connaissances de base - Partie 2 : Caractéristiques principales Modèle OSI

8 Division - Name - Date - Language 8 Device Profile CiA DS-401 I/O modules Device Profile CiA DS-402 Drives Device Profile CiA DS-404 Measuring devices Device Profile CiA DS-4xx CiA DS-301 = Communication profile Non implémentée CAN 2.0 A et B + ISO ISO DS DRP CAL= CAN Application Layer APPLICATION PRESENTATION SESSION TRANSPORT RESEAU LIAISON = LLC + MAC PHYSIQUE Spécifications CAN Chapitre 1 : Connaissances de base - Partie 2 : Caractéristiques principales CANopen et le modèle OSI

9 Division - Name - Date - Language 9 Chapitre 1 : Connaissances de base - Partie 2 : Caractéristiques principales Les spécifications de référence

10 Division - Name - Date - Language 10 Medium :Paire torsadée blindée 2 ou 4 fils (si alimentation) Topologie : Type bus Avec dérivations courtes et résistance fin de ligne Distance maximum1000 m Débit 9 débits possibles de 1Mbits/s à 10 Kbit/s Fonction de la longueur du bus et de la nature du câble : 25 m à 1 Mbits/s, 1000 m à 10Kbits/s NB maxi équipements maître et 127 esclaves Chapitre 1 : Connaissances de base - Partie 2 : Caractéristiques principales Couche physique

11 Division - Name - Date - Language 11 Méthode d accès au médium : CSMA/CR (Carrier Sense Multiple Access / Collision Recovery) Chaque équipement peut émettre dès que le bus est libre Lors dune collision, un principe de bits récessifs/dominants permet un arbitrage bit à bit non destructif (si on "néglige" le temps de propagation dun bit, si 2 abonnés parlent en même temps, celui qui a mis un 1 sur le bus, alors que lautre aura mis un 0, verra que le bus est occupé, et il sarrêtera démettre, sans détruire la trame de lautre) Chapitre 1 : Connaissances de base - Partie 2 : Caractéristiques principales Couche liaison

12 Division - Name - Date - Language SOFRTR Champ de commande Identificateur Station 2 perd l arbitrage et arrête d émettre Station 1 perd l arbitrage et arrête d émettre Station 1 Station 2 Station 3 D R S1 S2S3 Station 3 continue d émettre, sa trame n est pas modifiée Chapitre 1 : Connaissances de base - Partie 2 : Caractéristiques principales Couche liaison : Bits dominants et bits récessifs

13 Division - Name - Date - Language 13 Méthode d accès au médium : CSMA/CR (Carrier Sense Multiple Access / Collision Recovery) La priorité d un message est donné par la valeur de lidentificateur appelé COB-ID (Communication Object IDentifier) 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 Chapitre 1 : Connaissances de base - Partie 2 : Caractéristiques principales Couche liaison

14 Division - Name - Date - Language 14 Modèle de communication : Producteur / Consommateur Chaque message possède un identificateur unique situé en début de trame La valeur de cet identificateur 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 industriels De nombreux dispositifs de signalisation et de détections derreurs permettent de garantir une grande sécurité de transmission Chapitre 1 : Connaissances de base - Partie 2 : Caractéristiques principales Couche liaison

15 Division - Name - Date - Language 15 CANopen définit : comment sont transmises les données : Profil communication DS-301 commun à tous les produits Définit entre autre lallocation des identificateurs (COB-ID) pour chaque type de message quelles sont les données transmises Profils produits DS-4xx propres à chaque famille de produit (E/S TOR, E/S analogique, variateurs de vitesse, encodeurs…) La description de ces fonctionnalités seffectue par l intermédiaire dun dictionnaire d objet : Device Object Dictionnary (OD), matérialisé par un fichier EDS Chapitre 1 : Connaissances de base - Partie 2 : Caractéristiques principales Couche application

16 Division - Name - Date - Language 16 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 sans contrainte de temps (peuvent être > 8 octets par segmentation) : SDO = Service Data Object (modèle client-serveur) 4. Messages prédéfinis pour gérer les synchronisation, références temporelles, erreurs fatales : SFO = Special Function Object Chapitre 1 : Connaissances de base - Partie 2 : Caractéristiques principales Couche application

17 Division - Name - Date - Language 17 Partie 1 : Caractéristiques du médium Partie 2 : Connectiques recommandées CANopen Chapitre 2 : Couche physique

18 Division - Name - Date - Language 18 CiA DS-301 = Communication profile Non implémentée CAN 2.0 A et B + ISO ISO DS DRP Device Profile CiA DS-401 I/O modules Device Profile CiA DS-402 Drives Device Profile CiA DS-404 Measuring devices Device Profile CiA DS-4xx CAL= CAN Application Layer APPLICATION PRESENTATION SESSION TRANSPORT RESEAU LIAISON = LLC + MAC PHYSIQUE Chapitre 2 : Couche physique - Partie 1 : Caractéristiques du médium Couche physique de CANopen

19 Division - Name - Date - Language 19 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 dérivations les plus courtes possibles Chapitre 2 : Couche physique - Partie 1 : Caractéristiques du médium Description du médium

20 Division - Name - Date - Language 20 Chapitre 2 : Couche physique - Partie 1 : Caractéristiques du médium Débit - longueur du bus - section câble pour 32 stations maximum

21 Division - Name - Date - Language 21 Chapitre 2 : Couche physique - Partie 1 : Caractéristiques du médium Débit - longueur du bus - section câble pour 100 stations maximum

22 Division - Name - Date - Language 22 Le CiA préconise dans sa recommandation DR une liste de connecteurs classée en 3 catégories : Usage général connecteur SUB-D 9 points, connecteur DIN 41652, connecteur multipôles (câble plat vers SUB-D 9 points), connecteur RJ10, et connecteur RJ45 Usage industriel connecteur Mini Style 5 points, connecteur Micro Style 5 points, connecteur Open Style Usage particulier Connecteur rond 7 points, connecteur rond 8 points, connecteur rond 9 points, connecteur rond 12 points, connecteur Hand Brid Harting Connectiques recommandées Chapitre 2 : Couche physique - Partie 2 : Connectique recommandée

23 Division - Name - Date - Language 23 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 Mâle coté produit Connecteur SUB D 9 points DIN Chapitre 2 : Couche physique - Partie 2 : Connectique recommandée

24 Division - Name - Date - Language 24 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 Connecteur RJ45 Chapitre 2 : Couche physique - Partie 2 : Connectique recommandée

25 Division - Name - Date - Language 25 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) Mâle coté produit Connecteur 5-pin Mini Style : 7/8 Chapitre 2 : Couche physique - Partie 2 : Connectique recommandée

26 Division - Name - Date - Language 26 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 Mâle coté produit Connecteur Open Style Chapitre 2 : Couche physique - Partie 2 : Connectique recommandée

27 Division - Name - Date - Language 27 Câbles U.I.LAPP GmbH Schultze-Delitsch-Str. 25 D Stuttgart Germany Connecteurs ERNI Elektroapparate GmbH Seestrasse 9 D Adelberg Germany ERNI Connectique S.a.r.l, France 27 bis, avenue des Sources / CP 638 F LYON Cedex 09, Fournisseurs recommandés Chapitre 2 : Couche physique - Partie 2 : Connectique recommandée

28 Division - Name - Date - Language 28 Partie 1 : Format des trames Partie 2 : La sécurisation des échanges CANopen Chapitre 3 : Couche liaison

29 Division - Name - Date - Language 29 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 identificateur sur 11 bits utilisée par CANopen et la plupart des couches applicatives CAN 2.0.B correspond au format de trame étendue avec un identificateur sur 29 bits peu utilisée CAN 2.0.A et CAN 2.0.B Chapitre 3 : Couche liaison - Partie 1 : Format des trames

30 Division - Name - Date - Language 30 Séquence de CRC Début de trame SOF Indentifieur Bit RTR Remote Transmission Request Champ de données Délimit. CRC Slot ACK à Délimit. ACK Fin de trame EOF Champ d arbitrage Champ de commande : compatibilité et longueur Taille de la trame sans bit stuffing : 47 à 111 bits Structure de la trame CAN 2.0.A Chapitre 3 : Couche liaison - Partie 1 : Format des trames

31 Division - Name - Date - Language 31 Data Frame trames transportant des données dun producteur vers des consommateurs, sans garantie de traitement Remote Frame trames de requête en polling émises par un maître vers un ou des esclaves, pour demander le renvoi d une trame de données (utilisées pour le Node Guarding, ou pour l émission des PDOs si ceux-ci sont configurés en polling) Error Frame trames émises lorsquune station détecte une erreur de transmission sur le bus Overload Frame trames émises pour demander un laps de temps supplémentaire entre des trames (de données ou de requête) successives Les 4 types de trames CAN Chapitre 3 : Couche liaison - Partie 1 : Format des trames

32 Division - Name - Date - Language 32 SOFIDENTRTRCTRDATACRC ACKEOF 1D 0 à 64X 1X+1R5X+1R6X11X 1D 7R SOFIDENTRTRCTRDATACRC ACKEOF 1D 0 à 64X 1X+1R5X+1R6X11X7R 1R Trame de données Trame de requête Intertrame 3R Intertrame 3R Une trame de Donnée (Data frame) est prioritaire sur une trame de Requête (Remote frame) Data Frame CAN V2.0 A Remote Frame CAN V2.0 A Chapitre 3 : Couche liaison - Partie 1 : Format des trames

33 Division - Name - Date - Language 33 ERROR FLAGERROR DELIMITER ACTIVE ERROR FLAG : 6D 8R Trame en cours de diffusion Erreur détectée PASSIVE ERROR FLAG : 6R OVERLOAD FLAGOVERLOAD DELIMITER 6D 8R Trame précédente EOF ou ERROR DELIMITER Error Frame Overload Frame Chapitre 3 : Couche liaison - Partie 1 : Format des trames

34 Division - Name - Date - Language 34 Au niveau du bit lors de l émission de 5 bits consécutifs identiques, 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 sont intégrés pour permettre la vérification de la structure CRC Delimiter, ACK Delimiter, End of Frame, Error Delimiter, Overload Delimiter. Au niveau de la validité du contenu un CRC permet aux récepteurs de vérifier la cohérence des données reçues ACK slot cette fenêtre permet à l émetteur de savoir si son message a bien été reçu par au moins une station (bit dominant) Les mécanismes de sécurisation Chapitre 3 : Couche liaison - Partie 2 : La sécurisation des échanges

35 Division - Name - Date - Language 35 Chaque noeud comporte obligatoirement deux compteurs TEC : Transmit Error Counter 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 derreurs Chapitre 3 : Couche liaison - Partie 2 : La sécurisation des échanges

36 Division - Name - Date - Language 36 Erreurs actives Erreurs passives Bus OFF Reset et configuration REC > 127 ou TEC > 127 REC < 128 et TEC < 128 TEC > occurrences de 11 bits récessifs consécutifs (fin de trames sans erreurs) Valeur des compteurs / état du noeud Chapitre 3 : Couche liaison - Partie 2 : La sécurisation des échanges

37 Division - Name - Date - Language 37 Etat Erreurs actives dès la détection du défaut, le nœud émet une trame Error Frame, avec un champ ACTIVE ERROR FLAG les 6 bits dominants émis transgressent la loi de bit stuffing, et provoquent une réaction en chaîne des autres nœuds qui détruit la trame en cours Etat Erreurs passives Dès la détection du défaut, le nœud émet une trame Error Frame avec un champ PASSIVE ERROR FLAG Les bits récessifs émis n ont aucune influence sur la trame en cours d émission Etat Bus OFF : Le nœud est déconnecté et surveille le bus Comportement en cas derreur de communication détecté Chapitre 3 : Couche liaison - Partie 2 : La sécurisation des échanges

38 Division - Name - Date - Language 38 Partie 1 : Concepts de base de CANopen Partie 2 : Objets et services CANopen CANopen Chapitre 4 : Couche application

39 Division - Name - Date - Language 39 CiA DS-301 = Communication profile Non implémentée CAN 2.0 A et B + ISO CAN 2.0 A et B = ISO et 2 ISO DS-102 Device Profile CiA DS-401 I/O modules Device Profile CiA DS-402 Drives Device Profile CiA DS-404 Measuring devices Device Profile CiA DS-4xx CAL= CAN Application Layer APPLICATION PRESENTATION SESSION TRANSPORT RESEAU LIAISON = LLC + MAC PHYSIQUE CANopen sappuie sur CAL Chapitre 4 : Couche application - Partie 1 : Concepts de base de CANopen

40 Division - Name - Date - Language 40 CANopen définit : comment sont transmises les données : Profil communication DS-301 commun à tous les produits –Définit entre autre lallocation des identificateurs COB-ID pour chaque type de message. quelles sont les données 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 seffectue par lintermédiaire d un dictionnaire d objet Device Object Dictionnary (OD) Couche application Chapitre 4 : Couche application - Partie 1 : Concepts de base de CANopen

41 Division - Name - Date - Language 41 Le Dictionnaire dObjets (OD) est un groupement ordonné des objets accessibles sur un type de nœud donné, via : un index, sur 16 bits éventuellement un sous-index, sur 8 bits Le Dictionnaire dObjets (OD) contient lensemble des paramètres décrivant un produit, ainsi que son comportement vis à-vis du réseau Cette description est matérialisée 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…) Dictionnaire dObjets [Object Dictionary] Chapitre 4 : Couche application - Partie 1 : Concepts de base de CANopen

42 Division - Name - Date - Language 42 Structure du Dictionnaire dObjets [Object Dictionary] Chapitre 4 : Couche application - Partie 1 : Concepts de base de CANopen

43 Division - Name - Date - Language 43 Profil de communication DS-301 Décrit la structure générale de lObject Dictionary, et des objets se trouvant dans la zone "Communication profile area" : index 1000 à 1FFF Applicable à tous les produits CANopen Profils équipements DS-4xx Décrivent pour les différents 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 CANopen Chapitre 4 : Couche application - Partie 1 : Concepts de base de CANopen

44 Division - Name - Date - Language 44 [FileInfo] FileName=A58_F.eds FileVersion=1 FileRevision=2 Description=Carte Option ATV58 CreationTime=00:00AM CreationDate= 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=0x a 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=0x =0x =0x =0x6061 [1000] ParameterName=Device Type ObjectType=7 DataType=0x0007 AccessType=RO DefaultValue=0x10192 PDOMapping=0 Extrait du fichier EDS CANopen ATV58 Chapitre 4 : Couche application - Partie 1 : Concepts de base de CANopen

45 Division - Name - Date - Language 45 [1400] SubNumber=0x03 ParameterName=receive PDO1 parameter ObjectType=6 [1400sub0] ParameterName=number of entries ObjectType=7 AccessType=CONST DataType=0x0005 PDOMapping=0 LowLimit=2 HighLimit=4 DefaultValue=0x2 [1400sub1] ParameterName=COB-ID ObjectType=7 AccessType=RW DataType=0x0007 PDOMapping=0 LowLimit= HighLimit= DefaultValue=$NODEID+0x200 [1400sub2] ParameterName=transmission type ObjectType=7 AccessType=CONST DataType=0x0005 PDOMapping=0 LowLimit= HighLimit= DefaultValue=0xFF Extrait du fichier EDS CANopen ATV58 Chapitre 4 : Couche application - Partie 1 : Concepts de base de CANopen

46 Division - Name - Date - Language 46 [1600] SubNumber=0x03 ParameterName=receive PDO mapping ObjectType=6 [1600sub0] ParameterName=number of mapped objects ObjectType=7 AccessType=RW DataType=0x0007 PDOMapping=0 LowLimit=0 HighLimit=2 DefaultValue=0x2 [1600sub1] ParameterName=1.mapped object ObjectType=7 AccessType=RW DataType=0x0007 PDOMapping=0 LowLimit= HighLimit= DefaultValue=0x [1600sub2] ParameterName=2.mapped object ObjectType=7 AccessType=RW DataType=0x0007 PDOMapping=0 LowLimit= HighLimit= DefaultValue=0x Extrait du fichier EDS CANopen ATV58 Chapitre 4 : Couche application - Partie 1 : Concepts de base de CANopen

47 Division - Name - Date - Language 47 Chaque type de message CANopen possède un identificateur COB-ID unique, codé sur 11 bits : valeurs comprises entre 0 et 2047 Chaque nœud peut envoyer un message dès que le réseau est libre Les collisions sont résolues suivant la priorité de chaque message L identificateur de valeur la plus basse est prioritaire Un message CAN peut transporter au maximum 8 octets de données utiles Résumé des concepts de base Chapitre 4 : Couche application - Partie 1 : Concepts de base de CANopen

48 Division - Name - Date - Language 48 Le profil de communication CANopen définit 4 fonctions standardisés : 1. Administration du réseau : démarrage du bus, affectation des identificateurs, paramétrage, et surveillance NMT = Network ManagemenT (modèle maître-esclave) 2. Transmission rapide des Données de Process (<= 8 octets) : PDO = Process Data Object (modèle producteur-consommateur) 3. Transmission de Données de Paramétrage sans contrainte de temps SDO = Service Data Object (modèle client-serveur) (peuvent être > 8 octets par segmentation) 4. Messages prédéfinis pour gérer les synchronisation, références temporelles, erreurs fatales : SFO = Special Function Object Profil de communication CANopen DS-301 Chapitre 4 : Couche application - Partie 2 : Objets et services CANopen

49 Division - Name - Date - Language 49 Transitions effectuées Types d objet par le maître NMT de communication autorisés 1: Start_Remote_Nodea. NMT 2: Stop_Remote_Nodeb. Node Guard 3: Enter_Pre-Operational_Statec. SDO 4: Reset_Noded. EMCY 5: Reset_Communicatione. PDO. 6: Initialisation du nœud terminée Diagramme d état correspondant au « CANopen minimum boot-up » * (service obligatoire) NOTA : Il existe un autre diagramme d état « Extended boot-up » Administration du Réseau : NMT Démarrage du bus Chapitre 4 : Couche application - Partie 2 : Objets et services CANopen

50 Division - Name - Date - Language 50 L allocation des identificateurs peut seffectuer par 3 méthodes : En utilisant lallocation par défaut : CANopen Predefined Set –existence de ce mode d allocation obligatoire –disponible dans létat Pre-Opérationnel –permet de réduire la phase de configuration du réseau –données de process échangées suivant un mode maître esclaves Par application, dans létat Pre-Operationnel –Ecriture dans les objets correspondant du dictionnaire via le service SDO En utilisant le service DBT (DistriBuTor) –possible sur les produits qui supportent la fonction « Extended boot up » –affectation des identificateurs effectuée automatiquement par ajout détapes supplémentaires entre létat Pre-Operationnel et Operationnel Allocation des Identificateurs Chapitre 4 : Couche application - Partie 2 : Objets et services CANopen

51 Division - Name - Date - Language 51 Pour réduire la phase de configuration du réseau a été défini un système obligatoire dallocation des identificateurs par défaut Ce mode dallocation est effectif dans létat "Pré-Operationnel", juste après la phase d initialisation Elle est basée sur un partage de lidentificateur COB-ID en 2 parties : Code Fonction : permet le codage de 4 PDOs en réception, 4 PDOs en émission, 1 SDO (occupant 2 Identificateurs), 1 EMCY object, 1 Node Guardind Identifier, 1 SYNC object, 1 Time Stamp object Node ID : correspond à ladresse du nœud, codée par exemple par DIP switches Code FonctionNode ID Allocation par défaut des Identificateurs Chapitre 4 : Couche application - Partie 2 : Objets et services CANopen

52 Division - Name - Date - Language 52 Allocation par défaut des Identificateurs Chapitre 4 : Couche application - Partie 2 : Objets et services CANopen

53 Division - Name - Date - Language 53 L allocation des identificateurs par défaut nest utilisable que pour les nœuds n utilisant que les 4 premiers PDO (Le cinquième PDO recouvre la zone réservée aux SDO) 1024 identificateurs maximum résersvés pour les PDOs Allocation par défaut des Identificateurs Chapitre 4 : Couche application - Partie 2 : Objets et services CANopen

54 Division - Name - Date - Language 54 TxPDO_1_SL1 TxPDO_2_SL1 RxPDO_1_SL1 RxPDO_2_SL1 TxPDO_1_SL2 TxPDO_2_SL2 RxPDO_1_SL2 RxPDO_2_SL2 TxPDO_1_SL3 TxPDO_2_SL3 RxPDO_1_SL3 RxPDO_2_SL3 Master Esclave 1 Esclave 2 Esclave 3 Tous les nœuds (esclaves) communiquent avec une station centale (maître) Entrées Sorties Allocation par défaut des Identificateurs Chapitre 4 : Couche application - Partie 2 : Objets et services CANopen

55 Division - Name - Date - Language 55 Produit X Produit Y Produit Z Permet d échanger des données directement sans passer par le maître (PDO linking) Utilisation du concept producteur-consommateur Exemple : Commande daxes Modification de lallocation par défaut Chapitre 4 : Couche application - Partie 2 : Objets et services CANopen

56 Division - Name - Date - Language 56 Services utilisés pour l émission en temps réel de données de process de faible taille (<= 8 octets) Ils permettent à un équipement producteur de mettre à disposition dun ou plusieurs consommateurs une variable de taille maximum de 64 bits sans overhead Ce service est est un service non confirmé Process Data Objects = PDOs Chapitre 4 : Couche application - Partie 2 : Objets et services CANopen

57 Division - Name - Date - Language 57 Chaque PDO en émission ou réception est décrit par 2 objets dans le Dictionnaire dObjets : le PDO Communication Parameter, qui indique comment est transmis ou reçu un PDO : COB-ID utilisé par le PDO mode de transmission/réception utilisé durée minimale entre 2 messages (inhibit time) pour les PDOs en émission le PDO Mapping Parameter indique quelles sont les données transportées : liste des objets du dictionnaire dobjet (OD) mappés dans le PDO taille de chaque objet en bits Description des PDOs Chapitre 4 : Couche application - Partie 2 : Objets et services CANopen

58 Division - Name - Date - Language 58 Objets TxPDO Communication parameter PDO en émission : Index 0x1800 à 0x19FF Exemple : TxPDO1 = 0x1800, TxPDO2 = 0x1801, TxPDO3 = 0x1802, TxPDO4 = 0x1803 Chapitre 4 : Couche application - Partie 2 : Objets et services CANopen

59 Division - Name - Date - Language 59 Objets TxPDO Mapping parameter PDO en émission : Index 0x1A00 à 0x1BFF Chapitre 4 : Couche application - Partie 2 : Objets et services CANopen

60 Division - Name - Date - Language 60 Objets RxPDO Communication parameter PDO en réception : Index 0x1400 à 0x15FF Chapitre 4 : Couche application - Partie 2 : Objets et services CANopen

61 Division - Name - Date - Language 61 Objets RxPDO Mapping parameter PDO en réception : Index 0x1600 à 0x17FF Chapitre 4 : Couche application - Partie 2 : Objets et services CANopen

62 Division - Name - Date - Language 62 Synchrone : sur réception dun message SYNC Acyclique : émission pré-déclenchée par loccurrence dun événement sur le nœud (événement spécifié dans le profil du nœud) émission pré-déclenchée sur réception dune trame "Remote Request" (polling) émise depuis un autre nœud Cyclique émission déclenchée périodiquement, après réception de 1, 2,... jusquà 240 messages SYNC Asynchrone transmission déclenchée par loccurrence d un événement sur léquipement (événement spécifié dans le profil du nœud ) transmission déclenchée sur réception dune trame "Remote Request" émise depuis un autre nœud Modes démission des PDOs Chapitre 4 : Couche application - Partie 2 : Objets et services CANopen

63 Division - Name - Date - Language 63 Evénement sur Nœud X SYNC TxPDO SYNC TxPDO Remote request vers Nœud X SYNC TxPDO Remote request vers Nœud X Sur événement - Transmission Type = 0 Sur réception d une Remote Request (polling) - Transmission Type = 252 Emission synchrone acyclique des PDOs Chapitre 4 : Couche application - Partie 2 : Objets et services CANopen

64 Division - Name - Date - Language 64 SYNC TxPDO SYNC TxPDO Exemple si n = 3 Cyclique sur n signaux de synchro - Transmission Type = 1 à 240 (nombre de messages SYNC) Emission synchrone cyclique des PDOs Chapitre 4 : Couche application - Partie 2 : Objets et services CANopen

65 Division - Name - Date - Language 65 Evénement sur Nœud X TxPDO SYNC Remote request vers Nœud X Remote request vers Nœud X Sur événement - Transmission Type : 254 = événement spécifique; 255 = événement défini dans profil Sur réception dune Remote Request (polling) - Transmission type = 253 Emission asynchrone des PDOs Chapitre 4 : Couche application - Partie 2 : Objets et services CANopen

66 Division - Name - Date - Language 66 Pour garantir que des objets ayant un niveau faible de priorité puisse être transmis, il est possible daffecter un temps minimum entre 2 émissions dun même PDO. Cette valeur est renseignée dans le paramètre «Inhibit time» des objets TxPDO, communication parameters index 0x1800 à 0x180F. Emission des PDOs : Inhibit time Chapitre 4 : Couche application - Partie 2 : Objets et services CANopen

67 Division - Name - Date - Language 67 SYNC Rx_PDO SYNC Prise en compte du PDO reçu Tx_PDO Sur événement - Transmission Type = 0 Réception synchrone acyclique des PDOs Chapitre 4 : Couche application - Partie 2 : Objets et services CANopen

68 Division - Name - Date - Language 68 SYNC RxPDO SYNC T_PDO RxPDO Exemple si n = 3 Prise en compte du PDO reçu Prise en compte du PDO reçu Cyclique sur n signaux de synchro - Transmission Type = 1 à 240 Réception synchrone cyclique des PDOs Chapitre 4 : Couche application - Partie 2 : Objets et services CANopen

69 Division - Name - Date - Language 69 SYNC RxPDO Prise en compte du PDO reçu T_PDO Sur événement - Transmission type=254 Réception asynchrone des PDOs Chapitre 4 : Couche application - Partie 2 : Objets et services CANopen

70 Division - Name - Date - Language 70 Ces services sont utilisés pour la transmission en point à point de données de paramétrage nayant pas de contraintes de temps. Ils permettent à un équipement client (gestionnaire du bus) daccéder en écriture ou en lecture au dictionnaire dobjets dun équipement serveur (stations 1 à 127), en ladressant 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-IDs : un pour la requête, l autre pour la réponse Service Data Objects = SDO Chapitre 4 : Couche application - Partie 2 : Objets et services CANopen

71 Division - Name - Date - Language 71 SYNC = Synchronization Object : Objets utilisés pour synchroniser lacquisition de données dentrées, ou la mise à jour de de données en sorties (commande d axes par exemple). Le Gestionnaire du bus émet le message SYNC selon la période de communication (cycle period) définie lors de la configuration Special Function Objects = SFO Chapitre 4 : Couche application - Partie 2 : Objets et services CANopen

72 Division - Name - Date - Language 72 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. Special Function Objects = SFO Chapitre 4 : Couche application - Partie 2 : Objets et services CANopen

73 Division - Name - Date - Language 73 EMCY Object : Les objets EMCY (Emergency) sont utilisés pour transmettre des défauts applicatifs associés à chaque station (courant, tension, température, etc…) Special Function Objects = SFO Chapitre 4 : Couche application - Partie 2 : Objets et services CANopen

74 Division - Name - Date - Language 74 2 mécanismes permettent de surveiller létat des stations présentes sur le bus Node guarding Fonctionne suivant un concept maître esclave (polling) permet au manager du bus de demander (Remote request) l état de chaque station, selon une période définie en configuration Heartbeat Fonctionne suivant un concept producteur consommateur. Létat de la station est produit cycliquement sur le réseau, à une période définie en configuration Ce mécanisme, nouvellement spécifié, remplace le node guarding sur les nouveaux produits (meilleurs utilisation de la bande passante) Special Function Objects = SFO Chapitre 4 : Couche application - Partie 2 : Objets et services CANopen

75 Division - Name - Date - Language 75 Node guard Object : Le maitre NMT surveille létat des esclaves connectés sur le bus en émettant périodiquement (Guard time) une trame remote frame demandant son Node guard object à chaque esclave Dès réception, lesclave répond au maître Les esclaves peuvent éventuellement surveiller le maître NMT : il s agit alors du 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 Special Function Objects = SFO Chapitre 4 : Couche application - Partie 2 : Objets et services CANopen

76 Division - Name - Date - Language 76 Node guard Object : Le maitre NMT scrute régulièrement létat de chacun des esclaves par une Remote Frame et les compare aux valeurs précédentes enregistrées dans une table. Si une différence est détectée, linformation est remontée à lapplication par l événement "Network Event" Special Function Objects = SFO Chapitre 4 : Couche application - Partie 2 : Objets et services CANopen

77 Division - Name - Date - Language 77 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 ». Special Function Objects = SFO Chapitre 4 : Couche application - Partie 2 : Objets et services CANopen


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