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Stacks und Toolchain für CANopen FD

Zu Ihren Diensten

Um die neue CANopen-FD-Spezifikation bestmöglich zu nutzen, braucht es das geeignete Werkzeug. Wir stellen auf die Spezifikation angepasste Stacks und Toolchain vor.

Die Toolchain: Konfiguration, Diagnose und Simulation (Bild: Emtas GmbH)

 

Um die Vorteile von CAN FD auch außerhalb der Automotive-Welt zu nutzen, wurde das CANopen Kommunikationsprotokoll durch die Mitglieder des CAN in Automation e.V. zu CANopen FD weiterentwickelt und im Dokument CiA 1301 Version 1.0 spezifiziert. Dabei wurden 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, Alarmnotifikationen sowie zum Netzwerkmanagement. Die maximale Länge der Prozessdatenobjekte (PDO) wurde in CANopen FD auf 64Byte erhöht, so dass nun längere CAN FD-Telegramme mit mehreren Mess- oder Sollwerten zusammen in einem Telegramm gesendet werden können. Neben der Erhöhung des Datendurchsatzes erleichtert dies die Synchronisation zusammengehöriger Daten – beispielsweise in Mehrachs-Controllern. Der bisherige SDO-Dienst zum wahlfreien Zugriff auf alle Parameter und Messwerte im Objektverzeichnis wurde durch den neuen Universal Service Data Object (USDO) Dienst ersetzt. Die USDO-Nachrichten nutzen selbstverständlich auch die volle Länge der CAN-Telegramme. Des Weiteren wurden Mechanismen für Broadcast und zum Routing über mehrere CANopen FD-Netzwerke direkt in das Protokoll integriert. Zudem wurde die Länge der Emergency-Nachrichten erweitert. Darüber hinaus sind die bestehenden CANopen-Dienste auch bei CANopen-FD weiterhin im Einsatz.

PDO mapping mit CANopen und CANopen FD (Bild: Emtas GmbH)

Bestandteile des Stacks

Emtas bietet seit längerem einen CANopen-Stack in verschiedenen Ausbaustufen von Slave, über Master bis hin zur Implementierung eines CANopen-Managers an. Dieser in der Industrie nachgefragte Stack wurde nun entsprechend der aktuellen CANopen FD Spezifikation erweitert und unterstützt je nach Ausbaustufe alle Features von CANopen FD. Der Stack besteht aus einem generischen Teil und einem Hardware-spezifischen Teil zur Anbindung an den jeweiligen Microcontroller bzw. CAN-Controller. Dadurch ist eine einfache Portierung auf weitere CAN FD-fähige Controller zukünftig möglich. Aktuell werden die folgenden Microcontroller unterstützt: STM32H7 von STMicroelectronics, NXP LPC546xx, Microchips Atmel SAMC21 sowie deren Standalone CAN FD Controller MCP2517FD und diverse CAN-USB-Adapter mehrerer Hersteller unter Linux, Windows und Mac OS X. Einer der ersten Einsatzfälle von CANopen FD wird das Firmware-Update für eine End-of-Line-Programierung bei der Fertigung oder direkt im Feld sein. Insbesondere bei diesen größeren Datenmengen kann CANopen FD seine Vorteile ausspielen. Unter Verwendung des USDO-Broadcasts können mehrere Geräte bei der Fertigung parallel geflasht werden. Der CANopen FD Bootloader von Emtas zeichnet sich durch geringen Speicherbedarf aus und besteht aus einer für den Einsatzzweck ausgelegten Version des CANopen FD Stacks. Dabei werden ein Applikationsblock sowie optional mehrere Datenblöcke unterstützt, so dass beispielsweise die Applikation und ein Kalibrationsdatensatz separat aktualisiert werden kann. Möglichkeiten zur Verifikation der Firmware oder zur Integration kundenspezifischer Security-Mechanismen stehen im CANopen FD Bootloader zur Verfügung. Das Firmware-Update kann mit jedem CANopen FD Master oder mit speziellen PC-Tools durchgeführt werden.

Datenfluss-Modell des CANopen FD Protokoll Stack (Bild: Emtas GmbH)

Vollständige Toolchain

Emtas bietet einen CANopen FD Master-und-Slave-Stack sowie eine vollständige Toolchain für CANopen FD an. Der CANinterpreter ist ein CAN FD-Analyzer mit CANopen FD-Interpretation, jedoch findet sich die gesamte Funktionalität dieses Tools auch im CANopen FD DeviceExplorer wieder. Der CANopen FD DeviceExplorer ist ein CANopen FD-Master-Tool, das bei der Geräteentwicklung und späteren Diagnose wichtige Dienste leistet. Mit der Möglichkeit der Erstellung eigener Erweiterungen auf Basis von Javascript bietet das Tool vielfältige Einsatzmöglichkeiten. So können zum Beispiel eigene Test- und Serviceapplikationen damit erstellt werden und sich wiederholende Tests automatisiert werden. Für den Entwurf des Objektverzeichnisses ist der CANopen DeviceDesigner im Lieferumfang des CANopen FD Stacks enthalten. Auf der Basis von bestehenden Gerätebeschreibungsdateien oder mitgelieferten Geräteprofilen kann das eigene Objektverzeichnis mit wenigen Klicks erstellt werden. Als Gegenstelle zum Bootloader bietet Emtas mit dem CANopen UpdateManager ein Tool für einfache Firmware-Updates einzelner Geräte oder kompletter Netzwerke. Die Produktpalette rundet der CANopen NetworkDesigner ab, welcher den Entwurf kompletter CANopen FD-Netzwerke erlaubt. Alle Tools des Anbieters sind für Windows, Linux und Mac OS verfügbar und unterstützen aktuell CAN-FD Interfaces von Kvaser und Peak.

Autor: Torsten Gedenk,
Emtas GmbH,
www.emtas.de

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