Phần 5 – CANopen Error Handling, Heartbeat & Node Guarding

Các bạn thân mến, trải qua 4 phần trên, chúng ta đã nắm được mô hình giao thức CANopen, Object Dictionary, các cơ chế truyền thông PDO / SDO và quản lý trạng thái node thông qua NMT. Lúc này, một câu hỏi quan trọng đặt ra là: làm thế nào để hệ thống phát hiện và xử lý lỗi khi node gặp sự cố?

Trong môi trường công nghiệp thực tế, các node CANopen có thể gặp nhiều vấn đề: mất nguồn, đứt cáp, nhiễu truyền thông, treo firmware hoặc reset ngoài ý muốn. Nếu không có cơ chế giám sát phù hợp, master sẽ không thể biết được node nào đang hoạt động, node nào đã mất kết nối.

Đó là lý do hôm nay BKAII sẽ cùng các bạn tìm hiểm về Error Handling, Heartbeat và Node Guarding, các khái niệm được định nghĩa trong CANopen. Các cơ chế này cho phép hệ thống giám sát trạng thái node, phát hiện lỗi truyền thông kịp thời và đưa ra hành động xử lý phù hợp.

---

1. Error Handling trong CANopen là gì?

CANopen kế thừa trực tiếp các cơ chế xử lý lỗi của tầng CAN Bus như CRC error, bit error, stuff error, ACK error. Tuy nhiên, ở tầng ứng dụng, CANopen bổ sung thêm các cơ chế để phát hiện lỗi ở mức node và mạng.

Mục tiêu của Error Handling trong CANopen là:

• Phát hiện node không còn phản hồi
• Giám sát trạng thái hoạt động của node
• Cho phép master phản ứng kịp thời khi có sự cố

---

2. Heartbeat trong CANopen

2.1 Khái niệm Heartbeat

Heartbeat là cơ chế giám sát trong đó mỗi node CANopen chủ động gửi định kỳ một bản tin để thông báo rằng nó vẫn đang hoạt động bình thường.

Bản tin Heartbeat chứa:

• Node ID
• Trạng thái hiện tại của node (Pre-operational, Operational, Stopped)

Chu kỳ gửi Heartbeat được cấu hình trong Object Dictionary – Object 0x1017 (Producer Heartbeat Time).

2.2 Vai trò của Heartbeat

• Master biết chính xác node nào đang online
• Phát hiện nhanh node bị mất nguồn hoặc treo
• Giảm độ phức tạp so với cơ chế polling

Heartbeat là cơ chế được khuyến nghị sử dụng trong hầu hết các hệ thống CANopen hiện đại.

---

3. Node Guarding trong CANopen

3.1 Khái niệm Node Guarding

Node Guarding là cơ chế giám sát đời cũ hơn, trong đó master chủ động gửi request để kiểm tra trạng thái của từng node.

Node sẽ phản hồi lại bằng một bản tin chứa:

• Trạng thái node
• Toggle bit (để phát hiện node bị reset)

3.2 Đặc điểm của Node Guarding

• Master phải polling từng node
• Tốn băng thông hơn Heartbeat
• Được sử dụng trong các hệ thống CANopen cũ

Ngày nay, Node Guarding thường chỉ dùng khi cần tương thích với thiết bị legacy.

---

4. So sánh Heartbeat và Node Guarding

Tiêu chí	Heartbeat	Node Guarding
Cơ chế	Node chủ động gửi	Master polling
Băng thông	Hiệu quả	Tốn hơn
Độ phổ biến	Rất cao	Giảm dần
Khuyến nghị	Nên dùng	Chỉ dùng khi cần

---

5. Các lỗi CANopen thường gặp ngoài hiện trường

• Node mất Heartbeat do mất nguồn
• Node treo firmware, không phản hồi
• Cấu hình sai thời gian Heartbeat
• Nhiễu CAN làm mất gói giám sát
• Trùng Node ID trong mạng

Việc cấu hình đúng Heartbeat, kết hợp với NMT và Error Handling, giúp hệ thống CANopen hoạt động ổn định và dễ bảo trì.

---

---

Câu hỏi thường gặp về Heartbeat & Node Guarding

Heartbeat CANopen là gì?

Heartbeat là cơ chế node CANopen tự động gửi trạng thái định kỳ để master giám sát.

Node Guarding khác gì Heartbeat?

Node Guarding dùng cơ chế polling từ master, trong khi Heartbeat do node chủ động gửi.

Nên dùng Heartbeat hay Node Guarding?

Heartbeat được khuyến nghị cho các hệ thống CANopen hiện đại.

Node mất Heartbeat thì master xử lý thế nào?

Master có thể đưa node về trạng thái lỗi, dừng PDO hoặc kích hoạt quy trình an toàn.

---

Kết luận

Heartbeat và Node Guarding là nền tảng cho giám sát và chẩn đoán hệ thống CANopen. Trong thực tế, Heartbeat gần như là lựa chọn mặc định cho các hệ thống công nghiệp hiện đại, trong khi Node Guarding đóng vai trò tương thích ngược.

Nắm vững các cơ chế này giúp kỹ sư phát hiện lỗi sớm, giảm downtime và tăng độ tin cậy của hệ thống.