CANOpen 프로토콜 상세 분석

CANOpen 프로토콜 상세 분석

CANOpen은 산업 자동화 및 임베디드 시스템에서 널리 사용되는 프로토콜로, CAN(Controller Area Network) 위에서 동작하는 상위 계층 프로토콜입니다. 이 프로토콜은 다양한 장치 간의 통신을 표준화하여 상호 운용성을 보장하며, 네트워크의 관리, 데이터 전송, 에러 처리 등을 효율적으로 수행할 수 있도록 설계되었습니다.

본 장에서는 CANOpen 프로토콜의 세부적인 구조와 동작 방식을 분석하고, 실제 구현을 위한 핵심 개념을 다룰 것입니다. 특히 STM32F429를 활용한 실습을 염두에 두고, STM32CubeIDE 및 HAL 라이브러리를 기반으로 한 CANOpen 시스템 개발 방법을 함께 살펴보겠습니다.

우선, CANOpen의 주요 특징을 간략히 정리하면 다음과 같습니다.

• 객체 지향적 데이터 관리: 각 장치는 Object Dictionary(OD)를 통해 데이터를 구조화하여 관리합니다.
• 네트워크 관리(NMT): 장치의 상태를 관리하고, 초기화 및 동작 모드를 전환하는 역할을 수행합니다.
• PDO(프로세스 데이터 객체): 실시간 데이터 교환을 위한 효율적인 메시지 전송 방식을 제공합니다.
• SDO(서비스 데이터 객체): 비동기식 데이터 전송을 통해 설정 및 파라미터 데이터를 교환합니다.
• 동기화 및 시간 관리: 주기적인 데이터 전송을 위한 동기화(SYNC) 및 글로벌 시간 관리(TIME STAMP) 기능을 지원합니다.

이러한 개념을 바탕으로, CANOpen 프로토콜의 구조와 기능을 단계별로 분석하고 실제 코드 예제와 함께 구현 방법을 설명하겠습니다.

Object Dictionary와 PDO, SDO

CANOpen 프로토콜에서 Object Dictionary(객체 사전)는 장치의 데이터와 기능을 체계적으로 관리하는 핵심 요소입니다. 각 CANOpen 장치는 Object Dictionary를 통해 내부 데이터에 접근할 수 있으며, 이를 활용하여 다른 장치와 통신합니다.

Object Dictionary는 16비트 인덱스(Index)와 8비트 서브인덱스(Sub-index)로 구성되며, 표준화된 데이터 객체와 제조사별 확장 객체를 포함할 수 있습니다. 이러한 구조 덕분에 CANOpen 네트워크 내 모든 장치가 일관된 방식으로 데이터를 처리하고 교환할 수 있습니다.

CANOpen에서 데이터를 교환하는 주요 방식으로는 Process Data Object(PDO)와 Service Data Object(SDO)가 있습니다. PDO는 실시간 데이터 교환을 위해 설계되었으며, 주로 센서 및 액추에이터와 같은 장치 간의 빠른 데이터 전송을 담당합니다. 반면, SDO는 더 큰 데이터의 읽기 및 쓰기 작업을 수행하며, 장치의 설정이나 상태 정보를 변경하는 데 사용됩니다.

본 장에서는 Object Dictionary의 구조와 역할을 살펴보고, PDO와 SDO를 활용한 데이터 교환 방식에 대해 자세히 설명하겠습니다.