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一、功能概述

沈陽廣成科技GCAN-4055模塊是集成1路標(biāo)準(zhǔn)CANopen接口、8路開關(guān)量輸入通道、8路開關(guān)量輸出通道的工業(yè)級(jí)CANopen數(shù)字量輸入輸出模塊。采用GCAN-4055模塊，用戶可用于采集數(shù)字量輸入信號(hào)，并輸出數(shù)字量信號(hào)，控制開關(guān)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程開關(guān)設(shè)備和CANopen網(wǎng)絡(luò)之間的連接，構(gòu)成CANopen網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)量信號(hào)采集、輸出的控制節(jié)點(diǎn)。GCAN-4055模塊是數(shù)字量信號(hào)采集和輸出的關(guān)鍵性工具，同時(shí)該模塊具有體積小巧、接線便捷等特點(diǎn)。GCAN-4055模塊的總線接口集成隔離保護(hù)模塊，使其避免由于瞬間的過壓過流而對(duì)模塊造成損壞。采用DIN導(dǎo)軌的固定方式，可使其更容易集成到各種控制柜中。

二、設(shè)備參數(shù)

沈陽廣成科技GCAN-4055模塊的設(shè)備參數(shù)包括：

（1）CAN-bus支持CAN2.0A幀格式，符合ISO/DIS 11898規(guī)范；
（2）CAN-bus通訊波特率在10Kbps~1Mbps之間任意可編程；
（3）CAN-bus接口采用電氣隔離，隔離模塊絕緣電壓：DC 1500V；
（4）使用9~30V DC供電，140mA（靜默態(tài)電流：40mA）；
（5）數(shù)字量輸入通道數(shù)：8路；
（6）數(shù)字量輸出通道數(shù)：8路；
（7）數(shù)字量輸入信號(hào)：支持干接點(diǎn)、濕接點(diǎn)輸入；
（8）濕接點(diǎn)數(shù)字量輸入高電平信號(hào)（數(shù)字1）：+5V~30V；
（9）濕接點(diǎn)數(shù)字量輸入低電平信號(hào)（數(shù)字0）：≤+3V；
（10）數(shù)字量輸出信號(hào)：集電極開漏輸出，最大負(fù)載電壓+30V，最大漏電流150mA；
（11）DI、DO、CANopen接口使用端子接口；
（12）使用撥碼開關(guān)配置模塊波特率及節(jié)點(diǎn)號(hào)；
（13）可用配套卡軌連接件，安裝到DIN卡軌上；
（14）工作溫度范圍：-40℃~+85℃；
 

三、應(yīng)用領(lǐng)域

沈陽廣成科技GCAN-4055模塊的設(shè)備應(yīng)用領(lǐng)域包括：

（1）工業(yè)現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)監(jiān)控；
（2）煤礦、油井遠(yuǎn)程通訊；
（3）CAN教學(xué)應(yīng)用遠(yuǎn)程通訊；
（4）CAN工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)；
（5）智能樓宇控制數(shù)據(jù)廣播系統(tǒng)等CAN-bus應(yīng)用系統(tǒng)。

如果您需要詢價(jià)沈陽廣成科技GCAN-4055模塊或進(jìn)行技術(shù)咨詢，可以加微信13019325660或撥打電話。

四、原理框圖

GCAN-4055模塊包含8路數(shù)字量隔離輸入、8路數(shù)字量隔離輸出、電源電路、MCU最小系統(tǒng)、CAN通信電路等幾部分，模塊原理框圖如圖所示。

GCAN-4055原理框圖

五、設(shè)備安裝

1、設(shè)備尺寸

設(shè)備外形尺寸：(長，含接線端子)122mm*(寬)70mm*(高)25mm，其示意圖如圖所示。

GCAN-4055外形尺寸

2、接口定義及功能

GCAN-4055模塊集成一路DC9-30V電源接口、1路標(biāo)準(zhǔn)CANopen接口、8路開關(guān)量輸入接口、8路開關(guān)量輸出接口。GCAN-4055模塊電源接口、8路開關(guān)量輸入接口位置如圖所示，接口定義如表所示。

電源及8路開關(guān)量輸入接口位置

電源及8路開關(guān)量輸入接口定義

GCAN-4055模塊CAN-bus通道，由1個(gè)4 Pin插拔式接線端子引出，可以用于連接1個(gè)CAN-bus網(wǎng)絡(luò)或者CAN-bus接口的設(shè)備。GCAN-4055模塊CAN-bus接口、8路開關(guān)量輸出接口位置如圖所示，接口定義如表所示。

CAN-bus接口、8路開關(guān)量輸出接口位置

CAN-bus接口、8路開關(guān)量輸出接口定義

GCAN-4055模塊撥碼開關(guān)如圖所示，GCAN-4055模塊撥碼開關(guān)最左側(cè)為復(fù)位按鍵，默認(rèn)在下方，為調(diào)試接口，請(qǐng)不要撥動(dòng)。復(fù)位按鍵右側(cè)7位為節(jié)點(diǎn)號(hào)設(shè)置開關(guān)。最右側(cè)4位為波特率設(shè)置開關(guān)。左側(cè)為高位，右側(cè)為低位。

GCAN-4055模塊撥碼開關(guān)

六、設(shè)備使用

1、電源連接

GCAN-4055模塊支持工業(yè)現(xiàn)場常見的+9-30V DC直流電源。為保證模塊可靠工作，建議您使用+12V或+24V的DC直流穩(wěn)壓電源。GCAN-4055模塊電源提供反接保護(hù)，可防止用戶因電源接線錯(cuò)誤損壞模塊。

2、與CAN-bus連接

GCAN-4055模塊接入CAN總線連接方式為將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，其長度不應(yīng)超過3米。CAN-bus總線的連接如圖所示。

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。理論最大通信距離主要取決于總線波特率，最大總線長度和波特率關(guān)系詳見下表。若通訊距離超過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)是隨距離的加長而適當(dāng)加大。

波特率與最大總線長度參照表

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-4055與其他CAN節(jié)點(diǎn)設(shè)備連接

請(qǐng)注意：GCAN-4055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，如圖所示。

4、系統(tǒng)狀態(tài)指示燈

GCAN-4055模塊具有1個(gè)PWR指示燈、1個(gè)SYS指示燈、1個(gè)CAN指示燈來指示設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。這3個(gè)指示燈的具體指示功能及狀態(tài)如表所示。

GCAN-4055模塊指示燈狀態(tài)

●  GCAN-4055模塊上電后，PWR、SYS、CAN三個(gè)指示燈立即點(diǎn)亮；

●  當(dāng)GCAN-4055模塊自檢完成后，SYS燈閃爍；

●  當(dāng)CAN端有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，CAN燈呈現(xiàn)綠色閃爍；

●  如果CAN總線出現(xiàn)通訊錯(cuò)誤，CAN燈將變紅。

七、配置說明

用戶可使用模塊上方的撥碼開關(guān)自行設(shè)定GCAN-4055模塊的參數(shù)，以滿足實(shí)際應(yīng)用場合的需要。GCAN-4055模塊的配置，包括模塊的節(jié)點(diǎn)號(hào)和波特率兩部分。

請(qǐng)注意：通過撥碼開關(guān)改變GCAN-4055模塊的參數(shù)之后，需要重新對(duì)模塊上電之后，新的參數(shù)才會(huì)生效。

1、CAN節(jié)點(diǎn)號(hào)配置

如圖所示，撥碼開關(guān)的每個(gè)位撥向“ON“位置時(shí)，該位為“1”，如果撥向“OFF”位置，則該位為“0”。撥碼開關(guān)的2－8位用于設(shè)定模塊的節(jié)點(diǎn)號(hào)(MAC ID)，第八位為最低位，第二位為最高位，模塊的節(jié)點(diǎn)號(hào)(MAC ID)是各位對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制值之和，通過撥碼開關(guān)設(shè)定模塊的節(jié)點(diǎn)號(hào)(MAC ID)的有效范圍為0～127。

請(qǐng)注意：撥碼開關(guān)第一位為配置撥碼，默認(rèn)為OFF（下方），請(qǐng)不要撥動(dòng)。

CAN節(jié)點(diǎn)號(hào)配置說明

2、CAN波特率配置

右側(cè)撥碼開關(guān)的1-4位用于設(shè)定模塊的波特率，第一位為低位，第四位為高位。波特率與開關(guān)設(shè)置對(duì)應(yīng)值如下表所示。

CAN波特率配置說明

八、通訊報(bào)文格式

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-4055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)的工程師必備的工具。

1、節(jié)點(diǎn)狀態(tài)

GCAN-4055模塊滿足標(biāo)準(zhǔn)CANopen CiA 301協(xié)議，是標(biāo)準(zhǔn)的CANopen從站設(shè)備。GCAN-4055啟動(dòng)后將主動(dòng)發(fā)出一幀數(shù)據(jù)給主站，幀ID為0x700+Node ID。

例如：通過撥碼開關(guān)設(shè)置GCAN-4055的Node ID為1（以下節(jié)點(diǎn)號(hào)均為1），則USBCAN-II Pro作為主站設(shè)備可接收到一條節(jié)點(diǎn)狀態(tài)數(shù)據(jù)，幀ID為0x701，幀數(shù)據(jù)為0x7F，默認(rèn)循環(huán)時(shí)間為1s（對(duì)象字典0x100C，節(jié)點(diǎn)守護(hù)時(shí)間）。如圖所示，使用ECANTools軟件可以收到這條數(shù)據(jù)。

啟動(dòng)數(shù)據(jù)中，幀數(shù)據(jù)的第一個(gè)字節(jié)為節(jié)點(diǎn)狀態(tài)值（Node state values）。當(dāng)該值為0x04時(shí)，說明節(jié)點(diǎn)處于停止?fàn)顟B(tài)；當(dāng)該值為0x05時(shí)，說明節(jié)點(diǎn)處于操作狀態(tài)；當(dāng)該值為0x7F時(shí)，說明節(jié)點(diǎn)處于預(yù)操作狀態(tài)。

啟動(dòng)命令監(jiān)控界面

2、NMT命令

GCAN-4055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)第一個(gè)字節(jié)為命令符，第二個(gè)字節(jié)為節(jié)點(diǎn)號(hào)（若為00則控制全部節(jié)點(diǎn)）。例如：GCAN-4055的Node ID為1，命令GCAN-4055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CANopen插件發(fā)出。

NMT命令發(fā)送界面

使用ECANTools軟件命令GCAN-4055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。

如圖所示，發(fā)送后可在ECANTools監(jiān)控界面中查看到NMT命令，且發(fā)送完NMT命令后，節(jié)點(diǎn)狀態(tài)變?yōu)?x05（操作狀態(tài)）。

NMT命令監(jiān)控界面

3、PDO命令

GCAN-4055模塊采用PDO（Process Data Object，過程數(shù)據(jù)對(duì)象）對(duì)數(shù)字量信號(hào)進(jìn)行采集或輸出。其中，TPDO1用于表示數(shù)字量輸入及數(shù)字量輸出目前的狀態(tài)，RPDO1用于改變（寫入）數(shù)字量輸出的狀態(tài)。
數(shù)字量輸入和數(shù)字量輸出的狀態(tài)均各由一個(gè)字節(jié)來表示，DI_7和DO_7在高位，DI_0和DO_0在低位。
如需要設(shè)置GCAN-4055模塊數(shù)字量輸出的狀態(tài)，需接收RPDO1命令（由主站發(fā)出的），幀ID為0x200+Node ID，數(shù)據(jù)長度為1，幀數(shù)據(jù)第一個(gè)字節(jié)為需要設(shè)置的數(shù)字量輸出狀態(tài)。

例如，GCAN-4055模塊節(jié)點(diǎn)號(hào)設(shè)為1。若需要設(shè)置DO_3狀態(tài)為1，其余DO狀態(tài)均為0，則RPDO1命令的幀ID為0x201，數(shù)據(jù)長度（DLC）為1，幀數(shù)據(jù)為0x08。

如圖所示，在ECANTools軟件的CANopen插件中，點(diǎn)擊左側(cè)的“PDO”，之后選取右側(cè)的“RXPDO（主發(fā)送）”，在RXPDO1中修改數(shù)據(jù)為08，點(diǎn)擊發(fā)送即可控制DO_3的狀態(tài)為1。如圖，回到收發(fā)界面（Receive/Transmit）可以看到USBCAN-II Pro發(fā)出的RPDO1命令（幀ID為0x201）。

GCAN-4055的TPDO傳輸模式可配置，默認(rèn)為觸發(fā)模式，在此模式下只有當(dāng)DI發(fā)生變化時(shí)，GCAN-4055模塊才會(huì)發(fā)出TPDO數(shù)據(jù)。如圖所示，GCAN-4055模塊在發(fā)出TPDO1數(shù)據(jù)時(shí)，幀ID為0x180+NodeID，數(shù)據(jù)長度為1，幀數(shù)據(jù)第一個(gè)字節(jié)為目前的數(shù)字量輸入狀態(tài)。

PDO命令發(fā)送界面

RXPDO命令監(jiān)控界面

例如，GCAN-4055模塊節(jié)點(diǎn)號(hào)設(shè)為1。此時(shí)DO_3狀態(tài)為1，其余DO狀態(tài)均為0。則CAN總線一端顯示的DO狀態(tài)數(shù)據(jù)為08。

TXPDO命令監(jiān)控界面

例如，GCAN-4055模塊節(jié)點(diǎn)號(hào)設(shè)為1。此時(shí)DI_2狀態(tài)為1，其余DI狀態(tài)均為0。則CAN總線一端顯示的DI狀態(tài)數(shù)據(jù)為04。

4、SDO命令

GCAN-4055模塊可通過發(fā)送SDO命令寫參數(shù)，修改TPDO的傳輸類型。該傳輸類型的數(shù)據(jù)位于對(duì)象字典索引0x1800、子索引0x02，數(shù)據(jù)類型Unsigned8。數(shù)據(jù)為0xFF時(shí)為觸發(fā)模式，數(shù)據(jù)為0xFE時(shí)為循環(huán)模式。

觸發(fā)模式：指只有在DI或DO狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，代表DI和DO狀態(tài)的TPDO才會(huì)發(fā)送。

循環(huán)模式：指GCAN-4055每間隔一段時(shí)間就會(huì)發(fā)出TPDO數(shù)據(jù)。

需要在GCAN-4055處于預(yù)操作狀態(tài)（0x7F）時(shí)，發(fā)送SDO命令讀寫參數(shù)。將默認(rèn)的觸發(fā)模式切換為循環(huán)模式的具體修改步驟如下：

①若GCAN-4055不處于預(yù)操作狀態(tài)，將GCAN-4055重新上電，進(jìn)入ECANTools軟件的CANopen插件，點(diǎn)擊NMT，選擇Enter Pre-operational State，之后點(diǎn)擊NMT按鈕，使設(shè)備進(jìn)入預(yù)操作狀態(tài)。

②在CANopen界面中，點(diǎn)擊左側(cè)的“SDO”。

③點(diǎn)擊“SDO下載（寫參數(shù)）”。

④在索引、子索引等位置依次輸入0x1800、0x02、Unsigned8、0xFE、十六進(jìn)制，如圖5.7所示，之后點(diǎn)擊Send按鈕。若下方SDO應(yīng)答區(qū)收到如圖5.7的數(shù)據(jù)則說明通信正常。

SDO命令發(fā)送界面A

發(fā)送SDO命令后，在CANopen插件中點(diǎn)擊NMT，切換到NMT界面。選擇Start Remote Node，之后點(diǎn)擊NMT按鈕，使設(shè)備進(jìn)入操作狀態(tài)，并循環(huán)發(fā)送TPDO指令。數(shù)據(jù)如圖5.8所示，幀ID為0x601的數(shù)據(jù)為Client-to-server SDO數(shù)據(jù)，幀ID為0x581的數(shù)據(jù)為Server-to-client SDO數(shù)據(jù)。從圖中可看出，TPDO數(shù)據(jù)的發(fā)送周期為100ms。您還可以使用同樣的方法，將TPDO的傳輸類型修改為觸發(fā)模式。

SDO命令監(jiān)控界面A

您可以通過發(fā)送SDO命令來對(duì)TPDO數(shù)據(jù)的截止時(shí)間（發(fā)送周期）進(jìn)行修改。具體的修改步驟如下：

①在CANopen插件中點(diǎn)擊NMT，切換到NMT界面。選擇Enter Pre-operational State，之后點(diǎn)擊NMT按鈕，使設(shè)備進(jìn)入預(yù)操作狀態(tài)，TPDO指令停止發(fā)送。

②在ECANTools軟件的CANopen界面中，點(diǎn)擊左側(cè)的“SDO”。

③點(diǎn)擊“SDO下載（寫參數(shù)）”。

④在索引、子索引等位置依次輸入0x2000、0x01、Unsigned8、200、十進(jìn)制，如圖所示，之后點(diǎn)擊Send按鈕。若下方SDO應(yīng)答區(qū)收到如圖5.10的數(shù)據(jù)則說明通信正常。

請(qǐng)注意：0x2000代表對(duì)象字典中的索引，0x01為子索引，Unsigned8表示8位無符號(hào)字符，200表示循環(huán)時(shí)間為200ms，十進(jìn)制表示輸入的數(shù)字為十進(jìn)制。

SDO命令發(fā)送界面B

如圖所示，在NMT界面選擇Start Remote Node，使設(shè)備進(jìn)入操作狀態(tài)，TPDO的截止時(shí)間（發(fā)送周期）此時(shí)已修改為200ms。使用同樣的方法，您還可以對(duì)節(jié)點(diǎn)守護(hù)時(shí)間進(jìn)行修改。

SDO命令監(jiān)控界面B

九、GCAN-4055對(duì)象字典

十、使用注意

●  GCAN-4055模塊的數(shù)字量輸入信號(hào)電壓值最高不能夠超過+30V，否則可能會(huì)使模塊輸入端口損壞。同時(shí)濕接點(diǎn)輸入信號(hào)接線時(shí)要注意信號(hào)極性，以免接反。

●  GCAN-4055模塊的輸出信號(hào)為開漏輸出，最大負(fù)載電壓+30V，最大漏電流150mA。因此GCAN-4055模塊并不能夠驅(qū)動(dòng)較大電流的負(fù)載。

十一、技術(shù)規(guī)格

沈陽廣成科技GCAN-4055模塊的設(shè)備參數(shù)包括：