CANOpen Device Profiles (CiA 표준)

CANOpen Device Profiles (CiA 표준)

개요

CANOpen은 다양한 산업 분야에서 사용되는 네트워크 프로토콜로, CiA(CAN in Automation)에서 표준을 정의합니다. 특히, CANOpen Device Profiles(장치 프로파일)은 특정 유형의 장치를 위한 표준화된 기능과 동작을 정의하여 상호 운용성을 보장합니다. 이를 통해 서로 다른 제조사의 장치라도 동일한 프로파일을 준수하면 쉽게 통합할 수 있습니다.

CiA 표준 개요

CiA(CAN in Automation)는 CAN 관련 기술의 표준화를 담당하는 국제적인 기구이며, 다양한 산업 애플리케이션을 위한 CANOpen 장치 프로파일을 정의합니다. 대표적인 Device Profile은 다음과 같습니다.

• CiA 401: Generic I/O 장치
• CiA 402: 모션 제어 및 드라이브 장치
• CiA 406: 엔코더 장치
• CiA 418/419: 의료기기 및 실험실 장비
• CiA 437: 엘리베이터 제어 시스템
• CiA 447: 자동차 내장 장치

이러한 프로파일은 특정 산업군에서 요구하는 기능을 표준화하여, 호환성을 높이고 개발 비용을 절감할 수 있도록 합니다.

주요 Device Profiles

CiA 401 - Generic I/O 장치

CiA 401 프로파일은 디지털 및 아날로그 I/O 모듈과 같은 일반적인 입출력 장치에 대한 표준을 정의합니다. 주요 특징은 다음과 같습니다.

• 디지털 및 아날로그 입력/출력 지원
• 표준 객체 디렉토리 구조 정의
• EMCY(Emergency) 메시지 지원
• PDO( Process Data Object) 매핑 지원

CiA 402 - 모션 제어 및 드라이브

CiA 402는 서보 모터, 스텝 모터, 인버터 등의 모션 제어 장치를 위한 프로파일입니다. 주요 특징은 다음과 같습니다.

• 모드(Operation Mode) 지원 (예: Profile Position Mode, Velocity Mode, Torque Mode 등)
• 상태 기계(State Machine) 정의
• PDO를 통한 실시간 데이터 교환 지원
• EMCY 메시지 처리 및 오류 감지 기능 포함

CiA 406 - 엔코더 장치

CiA 406은 회전 및 선형 엔코더를 위한 표준을 정의합니다. 주요 특징은 다음과 같습니다.

• 절대 및 증분형 엔코더 지원
• 위치 및 속도 정보 제공
• EMCY 메시지를 통한 오류 감지
• PDO 매핑을 통한 데이터 전송

Device Profiles의 활용

STM32F429 기반의 CANOpen 장치를 개발할 때, 해당 장치의 용도에 맞는 Device Profile을 선택하여 구현할 수 있습니다. 예를 들어:

• STM32F429 기반의 디지털 I/O 확장 모듈을 개발할 경우 CiA 401을 준수하여 설계하면 호환성이 높아집니다.
• 모터 제어 시스템을 개발할 경우 CiA 402를 적용하여 통합할 수 있습니다.
• 엔코더 기반의 위치 제어 장치를 개발한다면 CiA 406을 활용하여 구현하면 됩니다.

결론

CANOpen Device Profiles는 특정 유형의 장치에 대한 표준화된 명세를 제공하여 개발자의 부담을 줄이고 상호 운용성을 높이는 데 기여합니다. STM32F429 및 STM32CubeIDE 환경에서 CANOpen 장치를 설계할 때, 적절한 CiA 표준을 적용하면 보다 효율적인 시스템을 구축할 수 있습니다.