CANOpen PDO Mapping과 동작 방식

PDO Mapping과 동작 방식

CANOpen 프로토콜에서 Process Data Object(PDO)는 실시간 데이터 교환을 위해 사용되는 주요 통신 객체입니다. PDO를 활용하면 슬레이브 장치 간의 데이터 전송을 효율적으로 수행할 수 있으며, 이를 통해 짧은 전송 지연과 높은 데이터 처리 속도를 제공합니다. 본 장에서는 PDO Mapping의 개념과 동작 방식을 상세히 분석합니다.

PDO 개요

PDO는 CANOpen 네트워크에서 빠른 데이터 교환을 위해 설계된 메시지이며, 일반적으로 센서 데이터, 상태 정보, 제어 명령과 같은 실시간 정보를 전송하는 데 사용됩니다. PDO는 두 가지 유형으로 구분됩니다.

• Transmit PDO(TPDO): 노드가 주기적으로 혹은 특정 이벤트 발생 시 데이터를 전송하는 객체
• Receive PDO(RPDO): 노드가 다른 노드로부터 데이터를 수신하여 내부적으로 처리하는 객체

각 PDO는 최대 8바이트의 데이터를 포함할 수 있으며, 필요에 따라 여러 개의 신호를 하나의 PDO로 매핑할 수 있습니다.

PDO Mapping 개념

PDO Mapping은 Object Dictionary의 여러 항목을 하나의 PDO 메시지로 구성하는 방법을 의미합니다. CANOpen에서는 하나의 PDO에 여러 개의 변수(예: 센서 값, 상태 플래그 등)를 포함할 수 있으며, 이러한 변수를 Object Dictionary의 특정 엔트리와 연결하는 과정을 "Mapping"이라고 합니다.

PDO Mapping은 다음 두 가지 방식으로 이루어집니다.

1. Static Mapping (정적 매핑)

   • 미리 정의된 방식으로 PDO에 매핑이 설정됨
   • Object Dictionary에서 변경할 수 없음
   • 고정된 데이터 전송 구조를 유지함

2. Dynamic Mapping (동적 매핑)

   • 런타임 동안 PDO의 데이터 매핑을 변경 가능
   • Object Dictionary 내에서 매핑을 수정할 수 있음
   • 유연한 데이터 전송 구조를 제공함

PDO Mapping 절차

PDO Mapping은 Object Dictionary 내의 특정 엔트리를 설정하여 이루어지며, 다음과 같은 단계로 진행됩니다.

1. PDO Mapping Parameter 확인

   • Object Dictionary의 0x1A00~0x1AFF (Transmit PDO Mapping)
   • Object Dictionary의 0x1600~0x16FF (Receive PDO Mapping)
   • 해당 항목에서 매핑 가능한 데이터 항목을 확인함

2. Mapping Entry 설정

   • 각 데이터 항목은 32비트 값으로 저장됨
   • 16비트는 Object Dictionary Index, 8비트는 Sub-index, 나머지 8비트는 데이터 길이를 나타냄
   • 예를 들어, 0x2000:01에 16비트 데이터를 매핑하려면 0x20000110 값이 설정됨

3. PDO 활성화 및 전송 방식 설정

   • Transmission Type 설정: 주기적 전송(사이클릭), 이벤트 기반 전송 등
   • Inhibit Time / Event Timer 설정: 전송 간격 제한 또는 타이머 기반 전송 설정
   • CAN Identifier 설정: PDO가 사용할 CAN 메시지 ID 할당

4. PDO 매핑 완료 및 저장

   • 매핑 완료 후 해당 설정을 비휘발성 메모리에 저장하여 장치가 재부팅될 때 유지됨

PDO의 동작 방식

PDO는 다음과 같은 방식으로 동작합니다.

1. TPDO 전송 과정

   • 마스터 또는 슬레이브 노드는 사전 정의된 조건에 따라 TPDO를 전송함
   • 예를 들어, 센서 값이 특정 범위를 초과하면 TPDO 전송이 발생할 수 있음
   • TPDO 전송 후 모든 구독된 노드에서 데이터를 즉시 수신하여 처리함

2. RPDO 수신 과정

   • 네트워크의 다른 노드에서 RPDO가 수신되면, 매핑된 Object Dictionary 항목이 자동으로 업데이트됨
   • 예를 들어, 모터 제어 노드가 새로운 속도 명령을 수신하면, RPDO를 통해 직접 속도 값이 업데이트됨

3. 동기화(SYNC) 기반 PDO 전송

   • 특정한 CAN 메시지(SYNC 메시지)가 전송되면 해당 메시지를 수신한 노드들이 동기화된 TPDO를 전송함
   • 네트워크에서 주기적인 동기화를 통해 데이터의 일관성을 유지함

결론

PDO Mapping을 이해하고 올바르게 설정하면 CANOpen 네트워크에서 실시간 데이터를 효율적으로 교환할 수 있습니다. 특히 동적 매핑을 활용하면 유연한 데이터 관리가 가능하며, 다양한 응용 분야에서 활용할 수 있습니다.