CANopen FD – der Nachfolger von CANopen

CAN FD – die Grundlage von CANopen FD

CANopen FD basiert auf CAN FD, welches eines Weiterentwicklung des seit 1991 in Kraftfahrzeugen verwendeten Bussystems CAN ist.
Unter Beibehaltung der Vorteile von CAN erlaubt CAN FD nun eine höhere Bitrate in der Datenphase mit Werten von bis zu 5 Mbit/s. Zudem sind nun Nutzdaten bis zu einer Länge von maximal 64 Byte möglich. Zur Beibehaltung der Zuverlässigkeit der Datenübertragung wurde die bisherige CRC-Prüfsumme je nach Datenlänge von 15 auf 17 bzw. 21 Bit erhöht. Seit dem Jahre 2015 ist CAN FD zudem in die bestehende ISO-Norm 11898-1 integriert und seit 2017 steht eine größere Anzahl an Mikrocontrollern mit integriertem CAN FD Controllern sowie Standalone CAN FD Controller am Markt zur Verfügung. Zur vereinfachten Migration von CAN zu CAN FD unterstützen alle CAN FD Controller auch das klassische CAN.

Der Weg zu CANopen FD

Um die Vorteile von CAN FD auch außerhalb der Automotive-Welt zu nutzen, haben die die Mitglieder des CAN in Automation e.V. das CANopen Kommunikationsprotokoll zu CANopen FD weiterentwickelt und im Dokument CiA 1301 Version 1.0 spezifiziert. Die Entwicklung begann bereits im Jahr 2012 als im März zur damaligen Internationalen CAN Konferenz Heinz-Jürgen Oertel die ersten Ideen für ein „CANopen auf CAN FD“ vorgestellt hatte. Im Anschluss gründete sich im Rahmen des CiA eine Arbeitsgruppe mit Mitgliedern verschiedener Firmen, um eine Spezifikation für den Nachfolger für CANopen zu erstellen. Diese Arbeiten wurden im Herbst 2017 mit der Freigabe der CiA 1301 Spezifikation abgeschlossen. Dennoch sind auch 2018 noch weitere Aktivitäten zur Umstellung bzw. Anpassung der weiteren Kommunikationsprofile (z.B. 302 und 305) sowie der CANopen-Geräteprofile nötig.

Überblick über CANopen FD

Bei der Weiterentwicklung hat man die grundlegenden Prinzipien von CANopen wie das Objektverzeichnis, eine Parameterliste für alle Prozess- und Konfigurationswerte mit jeweils einem 16-bit Index und einem 8-bit Subindex zur Adressierung, beibehalten. Weiterhin gibt es definierte Dienste zur Übertragung von Prozessdaten, Konfigurationsdaten, Alarm-Notifikationen (Emergency) sowie Dienste zum Netzwerkmanagement und zur Überwachung der Knoten. Die maximale Länge der Prozessdatenobjekte (PDO) beträgt in CANopen FD nun 64 Byte. Damit können Geräte nun längere CAN FD-Telegramme mit mehreren Mess- oder Sollwerten zusammen in einem Telegramm senden. Neben der Erhöhung des Datendurchsatzes erleichtert dies die Synchronisation zusammengehöriger Daten – beispielsweise in Mehrachscontrollern. „CANopen FD – der Nachfolger von CANopen“ weiterlesen

CANopen LSS – Dynamische Knotennummervergabe durch Layer Setting Services

CANopen-Geräte benötigen zur eindeutigen Adressierung für viele CANopen-Dienste eine Knotennummer im Wertebereich von 1 bis 127. Die in CiA-305 definierten Layer Setting Services (LSS) bieten eine Möglichkeit diese Knotennummer dynamisch über CANopen zu vergeben. Dieser Artikel gibt einen Überblick über LSS und stellt die Vorteile von LSS gegenüber anderen Verfahren heraus. „CANopen LSS – Dynamische Knotennummervergabe durch Layer Setting Services“ weiterlesen

Lego Technic Seilbagger „Kran“ mit CANopen-Steuerung

CANopen-gesteuerter Lego-Kran

Bild des KransEinleitung

Die Kommunikation im Kran und mit den Steuerelementen auf CANopen. Im Inneren befindet sich ein Raspberry Pi als CANopen-Master und ein STM32 Microcontroller als CANopen-Salve. Man kann ihn über ein Touch-Display und über eine separate CANopen-Fernbedienung steuern. Er wurde im Rahmen eines Schülerpraktikums bei der Firma emtas GmbH als Austellungsstück für Messen und Schulungen entwickelt.

Interesse, wie der Kran funktioniert oder wie der Kran umgebaut wurde? Dann unbedingt weiter lesen!

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Implementierung eines CANopen Bootloader

CANopen Bootloader

Bei der Implementierung eines CANopen Bootloader sind einige Besonderheiten zu beachten. Zum Einen ist eine geringe Code-Größe ein oft entscheidendes Merkmal und zum Anderen wird in den meisten Fällen der CAN-Controller im Polling betrieben. Darüber hinaus sind oft hersteller-spezifische Sicherheitsmechanismen zu implementieren. Weiterhin ist der Übergang von Bootloader zur Applikation und umgekehrt technisch anspruchsvoll. „Implementierung eines CANopen Bootloader“ weiterlesen

CANopen Routing (Multi-Level-Networking)

CANopen Routing – Überblick

CANopen Routing – oder CANopen Multi-Level-Networking – beschreibt die CANopen-Kommuniktion über mehrere verbundene CANopen-Netze. Diese Netzwerke können hierarchisch strukturiert oder vermascht sein und es gibt vielfältige Konfigurationsmöglichkeiten hinsichtlich des Routings, so dass beispielsweise unterschiedliche Routen mit unterschiedlichen Kostenfaktoren belegt werden können. Dabei können jedoch nur einzelne CANopen Dienste, wie SDOs, PDOs und Emergency-Nachrichten geroutet werden.
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