CANOpen Network Management (NMT) 상태 및 전이 과정

CANOpen Network Management (NMT) 상태 및 전이 과정

CANopen 네트워크에서 각 노드는 특정한 상태(State)를 가지며, 네트워크 관리(Network Management, NMT) 서비스를 통해 상태 전이가 이루어집니다. NMT는 네트워크의 정상적인 운영을 보장하고, 장치의 상태를 관리하기 위한 중요한 역할을 수행합니다. 본 장에서는 CANopen 장치의 NMT 상태와 상태 전이 과정을 자세히 살펴보겠습니다.

NMT 상태 개요

CANopen 장치는 다음과 같은 NMT 상태를 가집니다.

• Initialization: 장치가 시작될 때 진입하는 상태로, 하드웨어 및 소프트웨어 초기화가 이루어집니다.
• Pre-operational: 장치가 초기화를 완료하고 네트워크에 참여할 준비가 된 상태입니다. 이 상태에서는 일부 통신이 가능하지만, PDO(프로세스 데이터 오브젝트) 전송은 제한됩니다.
• Operational: 네트워크에서 정상적인 데이터 통신이 이루어지는 상태입니다. 모든 PDO 통신이 활성화됩니다.
• Stopped: 장치가 동작을 멈추고, 네트워크의 명령을 수신하지 않는 상태입니다. 일부 노드 보호 기능이 활성화될 수 있습니다.

NMT 상태 전이 과정

CANopen에서 NMT 상태 전이는 특정한 명령을 통해 이루어집니다. 주요 상태 전이 과정은 다음과 같습니다.

1. Initialization → Pre-operational

   • 장치가 초기화를 완료하면 자동으로 Pre-operational 상태로 전이됩니다.

2. Pre-operational → Operational

   • NMT 명령 Start Remote Node (0x01)를 수신하면 장치는 Operational 상태로 전환됩니다.

3. Operational → Stopped

   • NMT 명령 Stop Remote Node (0x02)를 수신하면 장치는 Stopped 상태로 전환됩니다.

4. Stopped → Pre-operational

   • NMT 명령 Enter Pre-operational (0x80)를 수신하면 장치는 Pre-operational 상태로 전환됩니다.

5. Pre-operational → Stopped

   • NMT 명령 Stop Remote Node (0x02)를 수신하면 장치는 Stopped 상태로 전환됩니다.

6. Operational → Pre-operational

   • NMT 명령 Enter Pre-operational (0x80)를 수신하면 장치는 Pre-operational 상태로 전환됩니다.

7. 임의의 상태에서 Initialization

   • 장치가 리셋되거나 NMT 명령 Reset Node (0x81), Reset Communication (0x82)를 수신하면 Initialization 상태로 돌아갑니다.

NMT 명령 메시지 형식

NMT 명령은 CAN 표준 프레임을 사용하며, 다음과 같은 형식을 가집니다.

Byte	설명
0	NMT 명령 코드 (0x01, 0x02, 0x80 등)
1	노드 ID (0x00 = 모든 노드)

NMT 메시지는 COB-ID 0x000로 전송되며, 이는 네트워크의 모든 노드가 수신할 수 있는 브로드캐스트 메시지입니다.

NMT 상태 전이의 예제 코드 (STM32F429)

STM32F429와 STM32CubeIDE에서 HAL 라이브러리를 사용하여 NMT 상태 전이를 수행하는 예제 코드를 살펴보겠습니다.

#include "can.h"

void send_nmt_command(uint8_t command, uint8_t node_id) {
    CAN_TxHeaderTypeDef txHeader;
    uint8_t txData[2];
    uint32_t txMailbox;

    txHeader.StdId = 0x000; // NMT 메시지 COB-ID
    txHeader.IDE = CAN_ID_STD;
    txHeader.RTR = CAN_RTR_DATA;
    txHeader.DLC = 2;

    txData[0] = command;  // NMT 명령 코드
    txData[1] = node_id;  // 대상 노드 ID (0x00 = 모든 노드)

    HAL_CAN_AddTxMessage(&hcan1, &txHeader, txData, &txMailbox);
}

void transition_to_operational(uint8_t node_id) {
    send_nmt_command(0x01, node_id);
}

void transition_to_preoperational(uint8_t node_id) {
    send_nmt_command(0x80, node_id);
}

void transition_to_stopped(uint8_t node_id) {
    send_nmt_command(0x02, node_id);
}

위 코드에서는 send_nmt_command() 함수를 사용하여 NMT 명령을 CAN 메시지로 전송하는 방식을 구현하였습니다. transition_to_operational(), transition_to_preoperational(), transition_to_stopped() 함수는 각각 Operational, Pre-operational, Stopped 상태로 전이하는 기능을 합니다.

결론

NMT 상태와 상태 전이 과정은 CANopen 네트워크에서 중요한 역할을 하며, 적절한 NMT 명령을 활용하여 노드의 동작을 관리할 수 있습니다. STM32F429와 STM32CubeIDE에서 HAL 라이브러리를 활용하여 NMT 상태 전이를 수행할 수 있으며, 이를 통해 안정적인 CANopen 네트워크를 구축할 수 있습니다.