CANOpen 데이터 링크 레이어

CANOpen 데이터 링크 레이어

CANOpen은 물리 계층(Physical Layer)과 데이터 링크 계층(Data Link Layer)에서 CAN(Controller Area Network) 프로토콜을 기반으로 동작합니다. 데이터 링크 계층은 CAN 2.0 및 CAN FD(Flexible Data-rate)와의 호환성을 고려하여 설계되었으며, CANOpen 네트워크에서 노드 간 신뢰성 높은 데이터 전송을 보장하는 중요한 역할을 합니다.

데이터 링크 계층의 역할

데이터 링크 계층은 CANOpen에서 다음과 같은 역할을 수행합니다.

• 프레임 처리: CAN 메시지 프레임을 생성, 송신 및 수신합니다.
• 오류 감지 및 처리: CRC 검사 및 오류 플래그 설정을 통해 네트워크의 신뢰성을 유지합니다.
• 매체 접근 제어 (MAC): CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) 방식을 이용하여 버스 충돌을 방지합니다.
• 우선순위 기반 메시지 송수신: CAN ID를 이용한 메시지 우선순위를 결정합니다.

CAN 2.0과 CAN FD 지원

CAN 2.0

CAN 2.0은 CAN 프로토콜의 초기 표준으로, CAN 2.0A와 CAN 2.0B로 나뉩니다.

• CAN 2.0A (표준 프레임 형식): 11비트의 식별자(Identifier)를 사용합니다.
• CAN 2.0B (확장 프레임 형식): 29비트의 식별자를 사용하여 더 많은 노드를 식별할 수 있습니다.
• 최대 데이터 길이는 8바이트로 제한됩니다.
• 1Mbps의 최대 전송 속도를 지원합니다.

CAN FD

CAN FD(Flexible Data-rate)는 CAN 2.0을 확장한 프로토콜로, 더 높은 데이터 속도와 확장된 데이터 페이로드를 지원합니다.

• 데이터 필드는 최대 64바이트까지 확장됩니다.
• 두 가지 전송 속도를 사용할 수 있어, 데이터 부분에서 높은 속도를 설정할 수 있습니다.
• 오류 감지 및 보정 기능이 향상되었습니다.
• 기존 CAN 2.0 네트워크와의 하위 호환성이 유지됩니다.

CANOpen에서의 CAN FD 사용 여부

CANOpen 표준(EN 50325-4)은 기본적으로 CAN 2.0B를 기반으로 동작하지만, 최근 CAN FD 지원이 확장되고 있습니다.

• 기본 CANOpen 프로토콜은 여전히 CAN 2.0B 메시지를 사용하지만, CiA 1301 (CAN FD 적용 확장 표준)이 도입되면서 CAN FD를 활용할 수 있는 옵션이 제공됩니다.
• CAN FD를 사용하면 PDO(프로세스 데이터 객체)에서 더 많은 데이터를 전송할 수 있어, 실시간성이 중요한 애플리케이션에서 유리합니다.
• 기존의 CANOpen 네트워크와의 호환성을 위해, CAN FD를 사용하는 노드는 CAN 2.0 노드와 함께 운용될 수 있도록 설계해야 합니다.

결론

CANOpen의 데이터 링크 계층은 CAN 2.0을 기반으로 하지만, 최신 표준에서는 CAN FD 지원이 점진적으로 확대되고 있습니다. 기존 CANOpen 시스템과의 호환성을 유지하면서, CAN FD의 높은 전송 속도와 확장된 데이터 필드를 활용할 수 있는 방안을 고려해야 합니다. 특히 STM32F429와 같은 MCU를 사용할 경우, 하드웨어적으로 CAN FD를 지원하는지 확인하고 적절한 펌웨어 구현을 진행하는 것이 중요합니다.