一、功能概述
沈陽(yáng)廣成科技GCAN-8000 CANopen IO總線耦合器可以用于連接CAN總線系統(tǒng)與分布式總線端子模塊，這些端子模塊可以通過(guò)模塊化的方式進(jìn)行擴(kuò)展。一個(gè)完整的節(jié)點(diǎn)由一個(gè)總線耦合器、1-32個(gè)任意數(shù)量的端子模塊以及一個(gè)終端端子模塊組成。采用GCAN-8000總線耦合器，通過(guò)GC-bus擴(kuò)展技術(shù)，可極為方便地建立I/O連接，最多可連接32個(gè)輸入/輸出端子模塊。GCAN-8000 CANopen IO總線耦合器采用符合ISO 11898標(biāo)準(zhǔn)的CAN總線協(xié)議。GCAN-8000總線耦合器不僅支持所有類型的CANopen通訊，也可以輕松地應(yīng)用于制造商特定的CAN總線環(huán)境中。除此之外，通過(guò)USB接口還可以對(duì)固件進(jìn)行升級(jí)。GCAN-8000 CANopen IO總線耦合器可連接所有的總線端子模塊。就用戶而言，模擬量輸入/輸出信號(hào)的處理方式與其它種類信號(hào)的處理方式?jīng)]有任何區(qū)別。控制器過(guò)程映像區(qū)內(nèi)的信息以字節(jié)陣列格式顯示。GCAN-8000總線耦合器支持自動(dòng)組態(tài)，您無(wú)需在PC上設(shè)置參數(shù)。GCAN-8000總線耦合器的CANopen波特率和節(jié)點(diǎn)號(hào)可通過(guò)RS-232接口進(jìn)行配置。
二、設(shè)備可連接模塊類型
GCAN-8000 CANopen IO總線耦合器可連接的模塊包括：
三、設(shè)備參數(shù)
GCAN-8000 CANopen IO總線耦合器的設(shè)備參數(shù)包括：
（1）CANopen波特率支持1000k、500k、250k、125k、100k、50k、10k；
（2）PDO模式支持同步、循環(huán)同步、事件驅(qū)動(dòng)、輪詢；
（3）總線端子模塊數(shù)量最多為32個(gè)；
（4）發(fā)送PDO（CANopen）由擴(kuò)展的輸入模塊數(shù)量決定，接收PDO（CANopen）由擴(kuò)展的輸出模塊數(shù)量決定；
（5）組態(tài)方式為自動(dòng)組態(tài)形式；
（6）CAN總線接口為1個(gè)開(kāi)放式的4針端子；
（7）電源采用24V DC（-15%/+20%）；
（8）輸入電流為70mA+（總GC-bus電流），為2.5A；
（9）啟動(dòng)電流：約為2.5倍的持續(xù)電流；
（10）電源供電：24V DC/10A；
（11）電氣隔離為1500 Vrms；
（12）工作溫度范圍：-40℃~+85℃；
（13）尺寸：長(zhǎng)100mm*寬69mm*高48mm。
四、應(yīng)用領(lǐng)域
GCAN-8000 CANopen IO總線耦合器的設(shè)備應(yīng)用領(lǐng)域包括：
（1）與分布式總線端子模塊相連接，構(gòu)成一個(gè)完整的控制節(jié)點(diǎn)；
（2）執(zhí)行數(shù)據(jù)采集并以CANopen協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
如果您需要對(duì)GCAN-8000 CANopen IO總線耦合器進(jìn)行詢價(jià)或者是技術(shù)咨詢，可以加微信或打電話咨詢。
五、設(shè)備安裝與使用
1、模塊外觀及尺寸
GCAN-IO-8000外觀如圖所示。GCAN-IO-8000 CANopen總線耦合器包含2個(gè)通信接口，一個(gè)USB接口，1組耦合器電源接口，2組I/O電源接口，2組屏蔽線接口。其中，通信接口包括1個(gè)CAN總線接口和1個(gè)RS232接口。USB接口可用來(lái)升級(jí)固件。
GCAN-IO-8000 CANopen總線耦合器外觀圖
2、模塊固定
GCAN-IO-8000 CANopen總線耦合器的安裝方法如圖2.2所示，您需要使用一字螺絲刀進(jìn)行輔助安裝。
GCAN-IO-8000模塊安裝
GCAN-IO-8000模塊自鎖機(jī)制 請(qǐng)按照上圖所示，把GCAN-IO-8000 CANopen總線耦合器安裝在導(dǎo)軌上，直到鎖扣卡死并發(fā)出“咔”的一聲。GCAN-IO-8000 CANopen總線耦合器具有自鎖機(jī)制，可有效防止設(shè)備掉落。如上圖所示，您可以通過(guò)拉出橙色的標(biāo)簽來(lái)釋放自鎖機(jī)制。
GCAN-IO-8000 CANopen總線耦合器最多可以連接32個(gè)分布式總線端子模塊。插入總線端子模塊時(shí)，一定要沿著凹槽，在已有模塊的右側(cè)順次插入，直到鎖扣卡死并發(fā)出“咔”的一聲。在整個(gè)節(jié)點(diǎn)的最右端，您需要安裝終端端子模塊。該終端可以保障GC-Bus的數(shù)據(jù)傳輸與電力供應(yīng)。當(dāng)您正確組裝節(jié)點(diǎn)時(shí)，在端子模塊之間不會(huì)存在明顯的縫隙。如果模塊之間未被正確組裝，整個(gè)節(jié)點(diǎn)將不會(huì)正常運(yùn)行。
3、接線方法
如下圖所示，先使用一字螺絲刀插入方形孔中，頂住方形孔中金屬片的上沿，用力向圓孔方向壓。之后將線纜插入圓形孔中。插好之后，拔出螺絲刀，線纜即可穩(wěn)固地鎖死在圓形孔中。
GCAN-IO-8000模塊電源部分接線
GCAN-IO-8000模塊電源接線端子排
GCAN-IO-8000 CANopen總線耦合器的電源接線端子排如圖所示。GCAN-IO-8000 CANopen總線耦合器包含8個(gè)端子，各個(gè)端子對(duì)應(yīng)的序號(hào)及其含義如下表所示。請(qǐng)注意，3號(hào)端子與4號(hào)端子之間、5號(hào)端子與6號(hào)端子之間、7號(hào)端子與8號(hào)端子之間，在模塊的內(nèi)部是相連的。
GCAN-IO-8000模塊電源接線端子定義
GCAN-IO-8000模塊CAN總線端子排
GCAN-IO-8000 CANopen總線耦合器的CAN總線端子排如下圖所示。GCAN-IO-8000的CAN總線端子排包含4個(gè)端子，各個(gè)端子對(duì)應(yīng)的序號(hào)及其含義如下表所示。
GCAN-IO-8000模塊CAN總線端子定義
GCAN-IO-8000模塊RS-232接口定義
GCAN-IO-8000 CANopen總線耦合器的RS-232接口定義如上圖所示。GCAN-IO-8000的RS-232接口僅定義了3條信號(hào)線，分別為RXD、TXD與GND。
4、系統(tǒng)狀態(tài)指示燈
GCAN-IO-8000 CANopen總線耦合器具有兩組狀態(tài)指示燈。左側(cè)區(qū)域包含6個(gè)圓形狀態(tài)指示燈，右側(cè)區(qū)域包含2個(gè)小型電源指示燈。指示燈的具體指示功能見(jiàn)下表。指示燈處于不同狀態(tài)下時(shí)，GCAN-IO-8000模塊狀態(tài)如下表所示。
GCAN-IO-8000模塊指示燈
五、通信連接
1、串口連接
GCAN-IO-8000 CANopen總線耦合器使用標(biāo)準(zhǔn)串口電平（RS232：±3~15V），此接口僅用來(lái)通過(guò)串口調(diào)試助手配置參數(shù)，因此該接口不可以與帶有RS232接口的設(shè)備進(jìn)行通信。GCAN-IO-8000 CANopen總線耦合器的RS232接口波特率不可修改，固定為19200bps。
2、CAN連接
GCAN-IO-8000模塊接入CAN總線連接方式如下表中介紹，將CAN_H連CAN_H，CAN_L連CAN_L即可建立通信。CAN-bus網(wǎng)絡(luò)采用直線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，總線最遠(yuǎn)的2個(gè)終端需要安裝120Ω的終端電阻；如果節(jié)點(diǎn)數(shù)目大于2，中間節(jié)點(diǎn)不需要安裝120Ω的終端電阻。對(duì)于分支連接，其長(zhǎng)度不應(yīng)超過(guò)3米。CAN-bus總線的連接如下圖中所示。
CAN-bus網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
請(qǐng)注意：CAN-bus電纜可以使用普通雙絞線、屏蔽雙絞線。理論通信距離主要取決于總線波特率，總線長(zhǎng)度和波特率關(guān)系詳見(jiàn)下表。若通訊距離超過(guò)1km，應(yīng)保證線的截面積大于Φ1.0mm2，具體規(guī)格應(yīng)根據(jù)距離而定，常規(guī)是隨距離的加長(zhǎng)而適當(dāng)加大。
波特率與總線長(zhǎng)度參照表
3、CAN總線終端電阻
為了增強(qiáng)CAN通訊的可靠性，消除CAN總線終端信號(hào)反射干擾，CAN總線網(wǎng)絡(luò)最遠(yuǎn)的兩個(gè)端點(diǎn)通常要加入終端匹配電阻，如下圖所示。終端匹配電阻的值由傳輸電纜的特性阻抗所決定。例如雙絞線的特性阻抗為120Ω，則總線上的兩個(gè)端點(diǎn)也應(yīng)集成120Ω終端電阻。如果網(wǎng)絡(luò)上其他節(jié)點(diǎn)使用不同的收發(fā)器，則終端電阻須另外計(jì)算。
GCAN-IO-8000與其他CAN節(jié)點(diǎn)設(shè)備連接
請(qǐng)注意：GCAN-IO-8000模塊內(nèi)部未集成120Ω終端電阻。如果節(jié)點(diǎn)數(shù)目大于2，中間節(jié)點(diǎn)不需要安裝120Ω的終端電阻。需要使用時(shí)，將電阻兩端分別接入CAN_H、CAN_L即可，如上圖所示。
六、CAN波特率及節(jié)點(diǎn)號(hào)的設(shè)置
您可通過(guò)RS232接口修改GCAN-IO-8000模塊的CAN總線通信波特率。具體流程如下：首先建立串口連接，波特率為19200bps，數(shù)據(jù)位、停止位配置為無(wú)、8、1，通過(guò)RS232接口發(fā)送一個(gè)“help”命令或“?”命令，之后RS232接口將會(huì)返回配置信息。請(qǐng)注意，發(fā)送命令時(shí)請(qǐng)?jiān)诮Y(jié)尾處加回車符或選中軟件的“發(fā)送新行”。顯示與發(fā)送請(qǐng)不要選擇“16進(jìn)制顯示”、“16進(jìn)制發(fā)送”。您可以發(fā)送“setbaud=500000”修改GCAN-IO-8000模塊的波特率為500kbps。同時(shí)，您可以發(fā)送“getbaud”獲取本機(jī)的CAN波特率，回復(fù)的數(shù)值單位為bps。詳細(xì)的波特率對(duì)應(yīng)如下表所示。發(fā)送請(qǐng)求命令時(shí)的設(shè)置如下圖所示。
發(fā)送請(qǐng)求命令時(shí)的設(shè)置
baud設(shè)置值與波特率對(duì)照表
CANopen節(jié)點(diǎn)ID的設(shè)置與獲取的方法與波特率類似。您可通過(guò)RS232接口修改GCAN-IO-8000模塊的CAN總線節(jié)點(diǎn)號(hào)。您可以發(fā)送“setid=3”修改GCAN-IO-8000模塊的CANopen節(jié)點(diǎn)ID為3。同時(shí)，您可以發(fā)送“getid”獲取本機(jī)的CANopen節(jié)點(diǎn)ID。該節(jié)點(diǎn)號(hào)可在1-127內(nèi)任意設(shè)置。
七、通信協(xié)議
GCAN-IO-8000執(zhí)行CANop en通信協(xié)議，為CANopen從站設(shè)備。GCAN-IO-8000模塊采用PDO（Process Data Object，過(guò)程數(shù)據(jù)對(duì)象）對(duì)數(shù)字量信號(hào)進(jìn)行采集或輸出。
當(dāng)搭載GC-3804或GC-1008模塊時(shí)，GCAN-IO-8000將發(fā)出TPDO數(shù)據(jù)，典型的幀ID如0x181、0x281等。當(dāng)搭載GC-2008模塊時(shí)，GCAN-IO-8000將接收RPDO數(shù)據(jù)，典型的幀ID如0x203、0x303等。
本章將使用廣成科技USBCAN-II Pro模塊及ECANTools軟件可以進(jìn)行CAN總線數(shù)據(jù)的接收與發(fā)送。軟件附帶的CANopen主站功能可以幫助調(diào)試CANopen從站，非常的方便實(shí)用。
使用廣成科技的USBCAN總線分析儀可模擬CAN總線通信設(shè)備，進(jìn)行GCAN-IO-8000模塊的通訊測(cè)試。USBCAN總線分析儀是一種直觀的CAN總線調(diào)試分析工具，使用該設(shè)備可以通過(guò)電腦監(jiān)控、模擬CAN數(shù)據(jù)收發(fā)，是從事CAN總線行業(yè)的工程師的工具。
1、NMT命令
GCAN-IO-8000模塊滿足標(biāo)準(zhǔn)CANopen CiA301協(xié)議，是標(biāo)準(zhǔn)的CANopen從站設(shè)備。GCAN-IO-8000啟動(dòng)后將主動(dòng)發(fā)出一幀命令給主站，幀ID為0x700+Node ID，幀數(shù)據(jù)為0x7F。
例如：通過(guò)撥碼開(kāi)關(guān)設(shè)置GCAN-IO-8000的Node ID為1，則USBCAN-II Pro作為主站設(shè)備可接收到一條啟動(dòng)命令，幀ID為0x701，幀數(shù)據(jù)為0x7F。如下圖所示，使用ECANTools軟件可以收到這條數(shù)據(jù)。
啟動(dòng)命令監(jiān)控界面
GCAN-IO-8000模塊接收由主站發(fā)出的操作指令，幀ID為0x000，DLC為2，幀數(shù)據(jù)個(gè)字節(jié)為命令符，第二個(gè)字節(jié)為節(jié)點(diǎn)號(hào)（00則為全部節(jié)點(diǎn)）。
例如：GCAN-IO-8000的Node ID為1，命令GCAN-IO-8000為進(jìn)入操作狀態(tài)（01），則NMT命令幀ID為0x000，幀數(shù)據(jù)為0x01,0x01。該命令也可由ECANTools軟件的CANopenMaster插件發(fā)出。
NMT命令發(fā)送界面
使用ECANTools軟件命令GCAN-IO-8000進(jìn)入操作狀態(tài)的步驟是：
①將從站節(jié)點(diǎn)號(hào)填入ID后面的文本框中
②點(diǎn)擊添加從站按鈕
③打開(kāi)節(jié)點(diǎn)左側(cè)的+號(hào)，并點(diǎn)擊“NMT”
④選擇“Start Remote Node”（默認(rèn)），點(diǎn)擊下方的“NMT”按鈕。如下圖所示，發(fā)送后可在ECANTools監(jiān)控界面中查看到NMT命令。接收到NMT指令之后，GCAN-IO-8000將開(kāi)始廣播PDO數(shù)據(jù)，并發(fā)出幀ID為0x701，幀數(shù)據(jù)為0x05的心跳指令，說(shuō)明GCAN-IO-8000已進(jìn)入操作狀態(tài)。
NMT命令監(jiān)控界面
2、搭載GC-1008模塊
數(shù)字量輸入的狀態(tài)由一個(gè)字節(jié)來(lái)表示，通道8在高位，通道1在低位。
例如，GCAN-IO-8000模塊節(jié)點(diǎn)號(hào)設(shè)為1。通道8和通道4狀態(tài)為1，其他狀態(tài)均為0，則CAN總線一端顯示的DI狀態(tài)數(shù)據(jù)為88。則發(fā)出的幀ID為0x181，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度（DLC）為8，幀數(shù)據(jù)為0x88，0x00，0x00，0x00，0x00，0x00，0x00，0x00。請(qǐng)注意，僅插入一個(gè)GCAN-1008模塊時(shí)，幀數(shù)據(jù)中只有個(gè)字節(jié)是有效的。下表列舉了兩種常見(jiàn)的DI狀態(tài)及其對(duì)應(yīng)的狀態(tài)數(shù)據(jù)。
僅插入一個(gè)GCAN-1008模塊時(shí)，GCAN-IO-8000模塊發(fā)出的TPDO數(shù)據(jù)幀ID為0x180+節(jié)點(diǎn)號(hào)（Node ID），數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為8，幀數(shù)據(jù)個(gè)字節(jié)即為該模塊數(shù)字量輸入狀態(tài)。
3、搭載GC-2008模塊
數(shù)字量輸出的狀態(tài)由一個(gè)字節(jié)來(lái)表示，通道8在高位，通道1在低位。
例如，GCAN-IO-8000模塊節(jié)點(diǎn)號(hào)設(shè)為1。需設(shè)置通道8和通道4狀態(tài)為1，設(shè)置其他狀態(tài)均為0，則需要發(fā)送的CAN總線DO狀態(tài)數(shù)據(jù)為88。需要發(fā)送給GCAN-IO-8000的幀ID為0x201，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度（DLC）為8，幀數(shù)據(jù)為0x88，0x00，0x00，0x00，0x00，0x00，0x00，0x00。請(qǐng)注意，幀數(shù)據(jù)中只有個(gè)字節(jié)是有效的。下表列舉了兩種常見(jiàn)的DO狀態(tài)及其對(duì)應(yīng)的狀態(tài)數(shù)據(jù)。
GCAN-IO-8000模塊在接收RPDO數(shù)據(jù)時(shí)，需保證幀ID為0x200+節(jié)點(diǎn)號(hào)（Node ID），數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為8，幀數(shù)據(jù)個(gè)字節(jié)即為需要設(shè)置的數(shù)字量輸出狀態(tài)。
4、搭載GC-3804模塊
每個(gè)通道的溫度狀態(tài)由兩個(gè)字節(jié)來(lái)表示，四個(gè)通道共八個(gè)字節(jié)。
其中，代表溫度狀態(tài)的兩個(gè)字節(jié)，個(gè)字節(jié)為低位，需將該字節(jié)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制后乘以0.1；第二個(gè)字節(jié)為高位，需將該字節(jié)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制之后乘以25.6。最后將兩個(gè)數(shù)值加和，即為最終的溫度值，單位為攝氏度。
例如，GCAN-IO-8000模塊節(jié)點(diǎn)號(hào)設(shè)為1。四個(gè)通道的溫度分別為25.6度，25.5度，20度，30度。則發(fā)出的幀ID為0x181，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度（DLC）為8，幀數(shù)據(jù)為0x00，0x01，0xFF，0x00，0xC8，0x00，0x2C，0x01。下表列舉了兩種可能的CAN數(shù)據(jù)及其對(duì)應(yīng)的溫度值。
GCAN-IO-8000模塊在發(fā)出TPDO數(shù)據(jù)時(shí)，幀ID為0x180+節(jié)點(diǎn)號(hào)（Node ID），數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為8。如未接入PT100，則對(duì)應(yīng)通道的CAN數(shù)據(jù)會(huì)顯示為FF 7F。
5、同時(shí)搭載多組模塊
若GCAN-IO-8000同時(shí)搭載多組GC-1008模塊，那么我們以它們距離GCAN-IO-8000的遠(yuǎn)近，從近到遠(yuǎn)進(jìn)行編號(hào)，離得最近的為1號(hào)。GCAN-IO-8000耦合器發(fā)出的TPDO數(shù)據(jù)將按照下表進(jìn)行發(fā)送。例如，當(dāng)GCAN-IO-8000節(jié)點(diǎn)號(hào)為3且同時(shí)搭載9個(gè)GC-1008模塊時(shí)，您將收到幀ID為0x183和0x283兩組數(shù)據(jù)。其中，幀ID為0x183的八個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)依次對(duì)應(yīng)1-8號(hào)GC-1008模塊；幀ID為0x283的一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)對(duì)應(yīng)9號(hào)GC-1008模塊。
多組GC-1008模塊與CAN數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)關(guān)系
若GCAN-IO-8000同時(shí)搭載多組GC-2008模塊，那么我們以它們距離GCAN-IO-8000的遠(yuǎn)近，從近到遠(yuǎn)進(jìn)行編號(hào)，離得最近的為1號(hào)。GCAN-IO-8000耦合器接收的RPDO數(shù)據(jù)需按照下表進(jìn)行發(fā)送。例如，當(dāng)GCAN-IO-8000節(jié)點(diǎn)號(hào)為3且同時(shí)搭載9個(gè)GC-2008模塊時(shí)，您需要發(fā)送幀ID為0x203和0x303兩組數(shù)據(jù)以控制全部的9個(gè)模塊。其中，幀ID為0x203的八個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)依次對(duì)應(yīng)1-8號(hào)GC-2008模塊；幀ID為0x303的一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)對(duì)應(yīng)9號(hào)GC-2008模塊。
多組GC-2008模塊與CAN數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)關(guān)系
若GCAN-IO-8000同時(shí)搭載多組GC-3804模塊，那么我們以它們距離GCAN-IO-8000的遠(yuǎn)近，從近到遠(yuǎn)進(jìn)行編號(hào)，離得最近的為1號(hào)。GCAN-IO-8000耦合器發(fā)出的TPDO數(shù)據(jù)將按照下表進(jìn)行發(fā)送。例如，當(dāng)GCAN-IO-8000節(jié)點(diǎn)號(hào)為3且同時(shí)搭載4個(gè)GC-3804模塊時(shí)，您將收到幀ID為0x183等四組數(shù)據(jù)。其中，幀ID為0x183的八個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)依次對(duì)應(yīng)1號(hào)GC-3804模塊的4個(gè)通道；幀ID為0x283的八個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)依次對(duì)應(yīng)2號(hào)GC-3804模塊的4個(gè)通道。
多組GC-3804模塊與CAN數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)關(guān)系
若GCAN-IO-8000同時(shí)搭載GC-1008模塊與GC-3804模塊，那么我們以它們距離GCAN-IO-8000的遠(yuǎn)近，從近到遠(yuǎn)進(jìn)行編號(hào)，離得最近的為1號(hào)。GCAN-IO-8000耦合器發(fā)出的TPDO數(shù)據(jù)將按照下表進(jìn)行發(fā)送。例如，當(dāng)GCAN-IO-8000模塊節(jié)點(diǎn)號(hào)為3且同時(shí)搭載3個(gè)GC-1008模塊和1個(gè)GC-3804模塊時(shí)，您將收到幀ID為0x183和0x283兩組數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表所示。
多組GC-1008模塊與GC-3804模塊混用時(shí)與CAN數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系
八、技術(shù)規(guī)格
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