Phần 2 – Mô hình giao thức CANopen & Object Dictionary
Các bạn thân mến, trong Phần 1, BKAII và các bạn đã cùng nhau làm rõ CANopen là gì và vì sao CANopen đóng vai trò quan trọng trong các hệ thống tự động hóa công nghiệp. Tiếp tục Phần 2, chúng ta sẽ đi sâu vào kiến trúc giao thức CANopen và đặc biệt là Object Dictionary (OD) – thành phần cốt lõi giúp CANopen chuẩn hóa dữ liệu giữa các thiết bị. Trong CANopen, nếu hiểu đúng Object Dictionary sẽ giúp bạn:
- Đọc và hiểu datasheet thiết bị CANopen
- Cấu hình PDO / SDO chính xác
- Triển khai hệ thống CANopen ổn định, dễ mở rộng
1. Mô hình giao thức CANopen
CANopen được xây dựng theo mô hình phân lớp, tận dụng CAN Bus ở tầng dưới và bổ sung các lớp chuẩn hóa ở tầng trên.
- Tầng vật lý & Data Link: CAN Bus
- Tầng truyền thông: CANopen Communication Profile
- Tầng ứng dụng: CANopen Device Profile
Trong đó:
- CAN đảm nhiệm việc truyền frame, arbitration và xử lý lỗi
- CANopen định nghĩa cách dữ liệu được tổ chức và trao đổi
2. Object Dictionary (OD) là gì?
Object Dictionary là một bảng dữ liệu chuẩn hóa, mô tả toàn bộ dữ liệu, tham số và trạng thái nội bộ của một thiết bị CANopen.
Mỗi thiết bị CANopen đều có một Object Dictionary riêng, nhưng tuân theo cùng một cấu trúc chuẩn.
👉 Có thể hiểu Object Dictionary giống như:
- Bộ nhớ ánh xạ của thiết bị
- “Ngôn ngữ chung” để master và slave trao đổi dữ liệu
3. Cấu trúc Index / Sub-index trong Object Dictionary
Object Dictionary được tổ chức theo dạng:
- Index: địa chỉ chính (16-bit)
- Sub-index: địa chỉ phụ (8-bit)
Ví dụ:
- 0x6040 – Controlword
- 0x6041 – Statusword
- 0x6064 – Position actual value
Mỗi Index có thể chứa nhiều Sub-index để biểu diễn các tham số con.
4. Các vùng Object Dictionary chuẩn
Theo tiêu chuẩn CANopen, Object Dictionary được chia thành các vùng:
- 0x0000 – 0x0FFF: Data Type
- 0x1000 – 0x1FFF: Communication Profile
- 0x2000 – 0x5FFF: Manufacturer Specific
- 0x6000 – 0x9FFF: Device Profile
Việc phân vùng này giúp thiết bị CANopen của nhiều hãng vẫn giữ được tính tương thích.
5. EDS & DCF là gì?
5.1 EDS – Electronic Data Sheet
EDS là file mô tả Object Dictionary của thiết bị CANopen, thường được cung cấp bởi nhà sản xuất.
EDS cho phép:
- Phần mềm cấu hình hiểu được dữ liệu thiết bị
- Giảm lỗi cấu hình thủ công
- Tăng tốc độ tích hợp hệ thống
5.2 DCF – Device Configuration File
DCF là file cấu hình được tạo ra từ EDS, chứa các tham số đã được thiết lập cho một thiết bị cụ thể.
DCF thường được dùng để:
- Download cấu hình xuống thiết bị
- Sao chép cấu hình giữa các node
6. Thiết bị CANopen mô tả dữ liệu nội bộ như thế nào?
Mọi dữ liệu trong thiết bị CANopen đều được ánh xạ:
- Từ bộ nhớ nội bộ
- Ra Object Dictionary
- Thông qua Index / Sub-index
Master không cần biết cấu trúc phần cứng bên trong thiết bị, chỉ cần truy cập Object Dictionary là có thể:
- Đọc trạng thái
- Ghi tham số
- Điều khiển thiết bị
7. Tổng kết Phần 2
Object Dictionary là trái tim của CANopen. Mọi cơ chế PDO, SDO, NMT ở các phần tiếp theo đều xoay quanh Object Dictionary.
- CANopen chuẩn hóa dữ liệu thông qua OD
- Index / Sub-index giúp dữ liệu có cấu trúc rõ ràng
- EDS / DCF giúp cấu hình và tích hợp hệ thống nhanh chóng