GCAN205ModbusTcp转CAN用户手册.docx
- 文档编号:23415311
- 上传时间:2023-05-16
- 格式:DOCX
- 页数:31
- 大小:736.83KB
GCAN205ModbusTcp转CAN用户手册.docx
《GCAN205ModbusTcp转CAN用户手册.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《GCAN205ModbusTcp转CAN用户手册.docx(31页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
GCAN205ModbusTcp转CAN用户手册
GCAN-205
Modbus/TCP-CAN转换器
用户手册
文档版本:
V3.15(2017/04/22)
修订历史
版本
日期
原因
V1.00
2013/06/16
创建文档
V2.01
2013/12/20
修正设备工作参数
V3.01
2014/10/22
添加部分参数
V3.15
2017/04/22
添加Modbus常用功能码说明
1.功能简介
1.1功能概述
GCAN-205智能协议转换模块(ModbusTCP转CAN)是集成1路CAN接口、1路以太网接口的高性能型CAN-bus总线通讯接口卡。
采用GCAN-205模块,用户可以轻松完成CAN-bus网络和以太网网络的互连互通,进一步拓展CAN-bus网络的范围。
GCAN-205可以将以太网网络与CAN-bus网络桥接,用户可以将此智能协议转换模块集成到自己的系统中,从而使本不具备相互通信能力的以太网网络与CAN总线快速具备通信能力,从而节省开发时间、降低开发成本、快速抢占市场先机。
GCAN-205模块现已被广泛应用于构建现场总线实验室、工业控制网络、智能小区监控等多总线环境中。
同时该设备具有体积小巧、即插即用等特点,且模块使用DIN导轨的安装方式,使其特别适用于工业现场或机柜中与其他设备配套使用。
GCAN-205模块上已集成CAN接口电气隔离保护模块,使其避免由于瞬间过流/过压而对设备造成损坏,增强系统在恶劣环境中使用的可靠性。
用户可以通过附带的“GCAN205-Config”软件对GCAN-205模块进行配置。
目前该配置软件仅支持Modbus/TCP-CAN协议之间转换的配置,对于以太网端或CAN端的其他标准或自定义协议,暂时不支持用户自己对其配置,如需要,我公司可为用户提供任意协议之间的配置服务。
1.2性能特点
1.2.1硬件特点
●高速的32位工业级处理器;
●内嵌硬件看门狗定时器;
●使用外接电源供电(DC+24V,40mA);
●静电放电抗扰度等级:
接触放电±2KV,空气放电±15KV;
●电快速瞬变脉冲群抗扰度等级:
±1KV;
●浪涌抗扰度等级:
±1KV;
●工作温度范围:
-40℃~+85℃;
●工作湿度范围:
5%~95%RH无凝露;
●尺寸:
(长)115mm*(宽)100mm*(高)22mm;
●标准DIN导轨安装方式,专为工业设计。
1.2.2CAN属性
●集成1路CAN-bus接口,使用端子接线方式;
●CAN-bus信号包括:
CAN_H、CAN_L、CAN_GND;
●CAN-bus支持CAN2.0A和CAN2.0B帧格式,符合ISO/DIS11898规范;
●CAN-bus通讯波特率在5Kbps~1Mbps之间任意可编程;
●CAN-bus接口采用电气隔离,隔离模块绝缘电压:
DC1500V;
1.2.3以太网属性
●RJ45,支持10/100M自适应;
●Modbus从站支持功能码:
03H、04H、06H、16H;
●支持静态或动态IP获取;
●支持心跳和超时断开功能;
●工作端口固定,目标IP和目标端口均可设定;
●网络断开后自动恢复连接资源,可靠地建立TCP连接;
●兼容SOCKET工作方式(TCPServer、TCPClient、UDP等),上位机通讯软件编写遵从标准的SOCKET规则。
1.3典型应用
●工业以太网与CAN总线数据相互转换
●工业以太网设备与CAN网络设备互联
●电力通讯网络
●工业控制设备
●高速、大数据量通讯
2.设备安装
2.1模块固定
GCAN-205模块安装方法如图2.1所示,可使用一字螺丝刀辅助将模块安装到DIN导轨上。
图2.1GCAN-205模块安装
GCAN-205模块地与安装模块的导轨相连。
如果导轨固定到一个接地的金属组件板上,那么模块会自动接地,不需要外部接地线。
如果导轨固定到一个未接地的底座上,那么必须将导轨连接到最近的接地端子上。
GCAN-205模块接线端子排如图2.2所示,安装好模块后上电即可进入运行状态。
模块电源端子接口定义如表2.1所示。
图2.2GCAN-205模块接线端子排
DC24V
说明
1
+
24VDC+
2
-
GND
3
NC
未使用
4
PE
屏蔽
表2.1电源接口定义
2.2与以太网连接
GCAN-205模块具有即插即用的特点,因此用户可以使用标准5类以上网线直接与GCAN-205模块的LAN接口连接,并建立通信。
2.3与CAN总线连接
GCAN-205模块集成1路CAN通道,由一个3Pin接线端子引出,可以用于连接1个CAN-bus网络或者CAN-bus接口的设备。
接线端子的引脚定义如表2.2所示。
引脚
端口
名称
功能
H
CAN
CAN-H
CAN_H信号线
G
CAN-G
CAN_GND
L
CAN-L
CAN_L信号线
表2.2GCAN-205模块的CAN-bus信号分配
实际使用中,大多数情况仅需将CAN_H与总线CAN_H相连,CAN_L与总线CAN_L相连即可实现通信。
3.设备使用
GCAN-205模块工作原理如图3.1所示。
图3.1GCAN-205模块工作原理
3.1与PC连接进行配置
GCAN-205模块使用24VDC供电,当设备获得正常供电后,可使用PC端的“GCAN205-config”配置软件对其工作模式及基本运行参数进行配置(GCAN205-config软件使用方法详见第4章),GCAN-205模块目前仅支持用户对Modbus/TCP转CAN之间的通信进行配置,其他协议暂不支持用户自行配置。
3.1.1恢复出厂设置
GCAN-205模块硬件出厂默认IP:
192.168.1.10,如果用户已经修改过IP地址并且忘记,那么可以通过操作设备中拨码开关,对其进行参数复位。
图3.2GCAN-205设备拨码开关位置
具体操作为:
先不要对模块上电,用一字螺丝刀撬动模块顶端和尾端的卡扣,打开设备外壳,找到设备中如图3.2所示的拨码开关,将2号开关拨到ON位置,然后将系统上电,等待大约3秒钟,看到前面板上面的SYS指示灯闪烁,此时关闭电源,然后将2号开关拨回到OFF状态。
至此,设备设置已经恢复到出厂默认状态,系统默认的IP:
192.168.1.10。
3.1.2更改PC端IP地址
用户在使用PC机与GCAN-205模块进行通信前,需要保证用户的PC机内有以太网卡,并且PC机与GCAN-205模块必须在同一个网段内。
GCAN-205模块在出厂时设定了一个默认的IP地址(192.168.1.10)和网络掩码(255.255.255.0),用户可以按图3.3所示的流程检查该设备是否和用户PC机在同一网段。
图3.3PC机与GCAN-205模块是否处于同一网段检测流程
请注意:
只有在同一网段,您才能使用PC机对GCAN-205模块进行配置。
如果网段不同,则需对PC机进行以下设置。
3.1.3WindowsXP/7网络设置
用户使用的操作系统是WindowsXP/7、8、10,用户可以修改本机IP地址的方式设置本机IP及网段。
Windows8、windows10操作参照Windows7系统。
修改本机IP地址
进入操作系统后,进入本机的控制面板→进入“网络连接”(WinXP)或“网络和共享中心”(Win7、8、10)→进入“本地连接”属性→“Internet协议(TCP/IP)”(winXP)或“Internet协议版本4(TCP/IP)”(Win7)属性,出现如图3.4所示界面。
图3.4TCP/IP常规设置
在“IP地址”栏中点击修改,输入与GCAN-205同一网段的IP地址,如图3.4即可完成添修改PC机IP地址操作。
如果用户是自动获取IP地址模式,则可在图3.4操作处,选择“使用下面的IP地址”,输入与GCAN-205相同网段的IP地址即可。
3.2与以太网连接
GCAN-205模块的以太网接口集成10/100M自适应以太网芯片,符合以太网标准协议规范,支持即插即用。
用户可以使用五类以上网线进行工业以太网与GCAN-205模块连接。
3.3与CAN连接
GCAN-205模块接入CAN总线的连接方式如2.3中介绍,将CAN_H连CAN_H,CAN_L连CAN_L即可建立通信。
CAN-bus网络采用直线拓扑结构,总线最远的2个终端需要安装120Ω的终端电阻;如果节点数目大于2,则中间节点不需要安装120Ω的终端电阻。
对于分支连接,其长度不应超过3米。
CAN-bus总线的连接见图3.6所示。
图3.6CAN-bus网络的拓扑结构
注意:
CAN-bus电缆可以使用普通双绞线、屏蔽双绞线。
理论最大通信距离主要取决于总线波特率,最大总线长度和波特率关系详见表3.1。
若通讯距离超过1Km,应保证线的截面积大于Φ1.0mm2,具体规格应根据距离而定,常规是随距离的加长而适当加大。
波特率
总线长度
1Mbit/s
40m
500kbit/s
110m
250kbit/s
240m
125kbit/s
500m
50kbit/s
1.3km
20kbit/s
3.3km
10kbit/s
6.6km
5kbit/s
13km
表3.1波特率与最大总线长度参照表
3.4CAN总线终端电阻
为了增强CAN通讯的可靠性,消除CAN总线终端信号反射干扰,CAN总线网络最远的两个端点通常要加入终端匹配电阻,如图3.7所示。
终端匹配电阻的值由传输电缆的特性阻抗所决定。
例如双绞线的特性阻抗为120Ω,则总线上的两个端点也应集成120Ω终端电阻。
GCAN-205模块采用PCA82C251收发器,如果网络上其他节点使用不同的收发器,则终端电阻须另外计算。
图3.7GCAN-205模块与其他CAN节点设备连接
请注意:
GCAN-205模块内部未集成120Ω终端电阻,模块外部提供电阻接线端子。
需要接入终端电阻时,将电阻两端分别接入CAN_L、CAN_H即可。
3.5系统状态指示灯
GCAN-205模块具有1个SYS指示灯,用来指示设备的运行状态,1个DAT指示灯,用来指示数据传输。
这2个指示灯的具体指示功能见表3.2,这2个指示灯处于各种状态下时,CAN总线的状态如表3.3所示。
指示灯
颜色
指示状态
SYS
绿
系统运行指示
DAT
绿
数据转换传输指示
表3.2GCAN-205模块指示灯
GCAN-205模块上电后,系统初始化状态指示灯SYS点亮,表明设备已经供电,系统正在初始化;否则,表示系统存在电源故障或发生有严重的错误。
以太网端与CAN端均连接正常后,当总线间有数据在传输时,数据信号指示灯DAT会闪烁。
指示灯
状态
指示状态
SYS
常亮
设备初始化通过,待机状态
不亮
设备初始化未通过
DAT
不亮
总线间无数据传输
闪烁
总线间有数据传输
表3.3GCAN-205模块指示灯状态
4.GCAN205-Config软件使用
4.1恢复出厂设置
GCAN-205模块硬件出厂默认IP:
192.168.1.10,如果用户已经修改过IP地址并且忘记,那么可以参考3.1.1,通过设备中的拨码开关,对其进行参数复位。
默认的CAN总线波特率是1M,默认Modbus映射表都为0。
请注意:
设备恢复出厂设置后,所有的参数设置及映射表设置会被全部清除,请谨慎操作。
4.2基本参数配置
GCAN-205模块可以使用“GCAN205-Config”软件对其进行参数配置,包括:
工作模式、工作端口、目标端口、目标IP、CAN工作模式、CAN波特率等基本参数。
4.2.1用电脑连接GCAN-205模块
1.首先将GCAN-205模块上电,用网线将GCAN-205模块与电脑连接好,待设备的SYS指示灯闪烁时,表示GCAN-205模块初始化完毕,处于待连接状态。
2.打开光盘中的“GCAN205-Config.CH”软件,输入GCAN-205模块的IP地址,点击“Connect”进行连接。
如下图4.1所示。
图4.1配置软件初始界面
点击“Connect”出现如下图4.2软件主界面:
图4.2配置软件主界面
软件上方有6个工具按钮:
“Connect”——连接设备;
“Upload”——将设备中的配置信息读出来;
“DownLoad”——将配置信息下载到设备的Flash中;
“Open”——打开并读取PC中的配置信息文件;
“SaveAs”——将配置信息文件保存到电脑中。
“UpDateApp”——为厂家预留。
3.连接后软件界面左面的栏中会显示连接设备的设置列表,这时可以点击“读参数UpLoad”将设备中的参数上载到电脑。
上载成功后会有如下图4.3信息显示。
图4.3配置软件读参数成功
4.2.2CAN波特率设置
“CANBaudrate”可设置CAN总线的波特率,需按表填写,对应表如下4.1:
参数
对应波特率
0
1000K
1
800K
2
666K
3
500K
4
400K
5
250K
6
200K
7
125K
8
100K
9
80K
10
50K
11
40K
12
20K
13
10K
14
5K
表4.1波特率参数对照表
4.2.3以太网地址设置
“IPAddress”——设置设备的IP地址;
“SubnetMask”——设置子网掩码;
“GateWay”——设置通信网关。
参数修改后,相应修改单元变成红色标记。
4.3设置Modbus/TCP对应CAN数据接收映射表
GCAN-205模块将接收到的CAN帧数据,按照设置好的对应关系缓存在Modbus/TCP的地址表中,等待Modbus指令读取。
点击界面左侧栏目中的“ReceiveCAN”如图4.4界面。
图4.4“ReceiveCAN”设置界面
您可以在界面右下栏目中,按”添加Add”添加映射关系数据,添加组数最少为32组(部分数据不足8字节可以节省寄存器使用数量);接收数据对应Modbus地址从0x00到0x7F,总计127个地址,每个地址是一个整型变量。
COB-ID为CAN总线的帧ID设置,FrameFormat为帧格式(标准帧Standard/扩展帧Extended)设置,FrameType为帧类型(数据帧Data/远程帧RTR)设置,ModbusAddress为Modbus端寄存器首地址设置,Length为CAN帧数据的长度,最大值为8。
请注意:
这个长度是1个字节单位,而Modbus地址是整型(2个字节),因此如果CAN数据长度是8个字节,那么对应Modbus地址映射为4个字节。
4.4设置发送CAN数据对应Modbus/TCP映射表
选中“TransmitCAN”项目,添加数据映射组,最少可添加32组(部分数据不足8字节可以节省寄存器使用数量)。
如图4.5所示。
图4.5“TransmitCAN”配置界面
CAN发送数据中Modbus映射地址从0x100开始到0x17F,每个地址是一个整型数据(2个字节)。
COB-ID为转发至CAN总线数据的帧ID设置,FrameFormat为帧格式(标准帧Standard/扩展帧Extended)设置,FrameType为帧类型(数据帧Data/远程帧RTR)设置,ModbusAddress为Modbus端寄存器首地址设置,Length为CAN帧数据的长度,最大值为8。
您可以设置数据触发模式或循环发送模式(Trace/Timer)。
数据触发模式(Trace):
当有Modbus主机用06指令写Modbus相应地址数据时,如果数据发生改变,那么触发相应的CAN帧数据发送;
循环发送模式(Timer):
设置每间隔一定时间,循环发送相应的CAN帧数据,间隔时间在SendTimer中设置,输入10进制数,单位是毫秒,比如输入1000,那么就是间隔1000ms发送一次。
4.5下载到GCAN-205模块的Flash
当配置完成后,可以点击工具栏中的“DownLoad”将配置数据写入到设备的FLASH中,数据写入成功后,需要重新上电,来启用新的设置。
4.6GCAN-205模块参数保存
设置完成的配置参数和从设备中Upload上来的配置参数都可以保存到PC机中,点击工具栏中的SaveAs根据提示设置保存文件名称,就可以将配置参数保存到PC中,配置文件可再次打开使用。
请注意:
数据写入成功后,需要将设备重新上电,以启用新的配置。
5.应用实例
用户可通过随机附赠的网络调试助手发送Modbus指令来进行调试。
使用时请选择TCPClient,远程主机地址为192.168.1.10:
502(IP地址为出厂预设值,可修改;端口号不可修改)。
请注意:
使用网络调试助手时请使用“十六进制显示”和“十六进制发送”。
5.1读取接收到的CAN帧
例如:
配置Modbus从站地址为1,Modbus寄存器首地址为0x01(出厂预设值),功能码为03,CAN为标准帧,帧ID为0x181,CAN帧数据为0x01,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07,0x08。
用户Modbus主站发送请求帧:
000000000006010300010004
主机发送
字节数
例(Hex)
传输标识
2字节
0000
协议标识
2字节
0000
数据长度
2字节
0006
设备地址
1字节
01
功能码
1字节
03
起始地址
2字节
0001
寄存器数量
2字节
0004
GCAN-205的响应帧:
00000000000B0103080201040306050807
从机回送
字节数
例(Hex)
传输标识
2字节
0000
协议标识
2字节
0000
数据长度
2字节
000B
设备地址
1字节
01
功能码
1字节
03
响应字节数
1字节
08
寄存器值
8字节
02010403
06050807
此时,GCAN-205模块Modbus端已收到了来自其他设备的CAN端发出的帧ID为0x181的数据帧。
5.2写入要发送的CAN帧
例如:
配置Modbus从站地址为1,Modbus寄存器首地址为0x101(十进制为257,此值为出厂预设值),功能码为16(10H),CAN为标准帧,帧ID为0x201,CAN帧数据为0x01,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07,0x08。
用户Modbus主站发送请求帧:
00000000000F011001010004080201040306050807
主机发送
字节数
例(Hex)
传输标识
2字节
0000
协议标识
2字节
0000
数据长度
2字节
000F
设备地址
1字节
01
功能码
1字节
10
起始地址
2字节
0101
寄存器数量
2字节
0004
响应字节数
1字节
08
寄存器值
8字节
02010403
06050807
GCAN-205的响应帧:
000000000006011001010004
从机回送
字节数
例(Hex)
传输标识
2字节
0000
协议标识
2字节
0000
数据长度
2字节
0006
设备地址
1字节
01
功能码
1字节
10
起始地址
2字节
0101
寄存器数量
2字节
0004
此时,其他设备的CAN端已收到了来自GCAN-205模块的Modbus端发出的帧ID为0x201的数据帧。
6.二次开发
如果用户需要在特定的上位机软件中集成对GCAN-205模块进行配置的功能,而不需要通过自带的配置软件来完成,我公司可向用户提供以太网端的配置协议,并提供对GCAN-205模块进行配置的函数库和详细的使用说明,方便用户使用。
配置函数库与二次开发程序包支持Win2000/XP/WIN7/WIN8/Linux等操作环境。
7.技术规格
连接方式
以太网
RJ45
CAN
OPEN3接线端子
接口特点
以太网接口
10/100M自适应
CAN接口
遵循ISO11898标准,支持CAN2.0A/B
CAN波特率
5Kbit/s~1Mbit/s
电气隔离
1500V,DC-DC
CAN终端电阻
未集成
供电电源
供电电压
+24VDC
供电电流
40mA
环境试验
工作温度
-40℃~+85℃
工作湿度
15%~90%RH,无凝露
EMC测试
EN55024:
2011-09
EN55022:
2011-12
防护等级
IP20
基本信息
外形尺寸
115mm*100mm*22mm
重量
120g
8.常见问题
1.是否一定需要使用120Ω终端匹配电阻?
建议120Ω终端匹配电阻用于吸收端点反射,提供稳定的物理链路。
一条完整的CAN总线上需要有且只需有2个120Ω终端电阻,分别接在总线最远的两个节点处。
2.能否在一条CAN总线上安装多块GCAN-205模块?
由于CAN总线结构特点,一条总线上可以连接多个CAN节点,所以在不影响总线的前提下,一条CAN总线允许安装多块GCAN-205网关,实际数量与CAN总线最大节点数有关。
3.GCAN-205模块最高的数据转换率是多少?
GCAN-205模块的单一CAN通道最高支持8000fps的CAN总线数据转换,这里提到的帧是指标准帧8个数据的数据帧,如果是小于8字节数据或者远程帧可能会更快。
4.为何DAT状态指示灯不亮?
只有当CAN或以太网端有数据传输且模块正处于数据转换中,DAT指示灯才会亮起。
5.为何调用接口函数时系统非法操作?
首先在使用接口函数时请认真阅读函数说明,保证输入参数合法,特别注意指针(地址)的传递,或参照提供的例子程序,倘若问题还是未能解决,可联系我公司技术支持。
6.GCAN-205模块的通讯波特率如何设置?
EtherCANConfig软件提供一组常用的波特率的设置值,若要使用其他的波特率,请与广成科技有限公司相关人员联系。
7.系统进入待机或睡眠状态是否影响接收?
会有影响。
这时所有处理将停止,最大可能导致硬件接收缓冲溢出错误。
若有程序打开设备将尝试阻止系统进入待机或睡眠状态,从而保证系统正常工作。
使用GCAN-205模块时,请禁止系统的待机和睡眠功能。
附录A:
CAN2.0B协议帧格式
CAN2.0B标准帧
CAN标准帧信息为11个字节,包括两部分:
信息和数据部分。
前3个字节为信息部分。
字节
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- GCAN205ModbusTcp CAN 用户手册