主機與 Smart Display 之間的 CANopen 通訊

控制 Smart Display 需要系統介面與通訊協定。本文將從客戶端控制的角度出發，透過 Arduino 控制 Smart Display 的實作範例，說明 HOST 如何發出命令改變 Smart Display 中指示燈的顏色。範例情境是在 UI 中配置一個觸控按鈕，並連接一個實體按鈕；按下實體按鈕或觸控按鈕時，將改變螢幕上指示燈的顏色，並開啟或關閉外部 LED 燈。

本應用將說明如何透過 Arduino 開發板控制 3.5 吋 CAN Smart Display，包括透過程式控制實體按鈕、觸控按鈕、螢幕上的指示燈及載板上的 LED，以及 Smart Display 如何接收來自 HOST 端的命令。本範例使用具備 CAN Bus 介面的 Arduino Mega 2560 開發板作為控制主機，透過 CANopen 與 Smart Display 進行通訊。

應用系統方塊圖如下所示：

系統方塊圖

本應用需要以下元件:

1. 3.5 吋 CANopen Smart Display
2. ARDUINO Mega 2560
3. ARDUINO Mega 2560的CAN Bus載板
4. CAN Bus Dongle
5. 實體按鈕
6. LED
7. 軟體GUI-Builder v0.4.2或更高版本

 

這個示範分為三個部分:

1. 在GUI Builder中設計專案
2. 建立和上傳專案
3. 編譯 Arduino 主機

 

以 GUI Builder 設計專案

首先建立一個新專案並輸入專案名稱，接著選擇裝置類別，本應用選擇 3.5 吋裝置。通訊協定選擇 CANopen，顯示方向設定為橫向模式。接著在 UI 範本中選擇空白範本，最後點選 Create 按鈕建立新專案，如圖所示。

完成上述設定後，會進入一個空白頁面。

 

根據此應用範例，需要在工作區新增一個觸控按鈕和一個指示燈物件。從控制元件區選取所需物件，並拖曳至工作區即可，如圖所示：

 

建立並上傳專案

完成前述設定與介面設計後，即可建立並上傳專案。點選 GUI Builder 工具列上的「Device」，並選擇「Device Property」。在「Device Property」視窗中，可使用預設的傳輸速率（Baud Rate），或依應用需求進行調整。請確認 Arduino 程式與 GUI Builder 中設定的 Baud Rate 相同。完成設定後，點選「Upload」按鈕，將專案上傳至 Smart Display，如下圖所示：

專案上傳完成後，畫面會顯示「Upload project completed」。點選「OK」按鈕關閉視窗，如下圖所示：

上傳完成後，Smart Display 將顯示開機畫面，如下圖所示：

開機畫面結束後，Smart Display 將切換至已上傳的操作頁面，表示專案已成功建立並上傳：

編譯 Arduino 主機

Arduino 整合開發環境版本“IDE v2.0.4”用於 Arduino 編碼。 為了實現CAN bus通訊協定，程式中使用了mcp2515_can.h函式庫和其他一些輔助庫。有關更多細節，請參閱Arduino程式碼。其中要注意連接主機和SmartDisplay的位址。如果您想瞭解有關主機和SmartDisplay之間如何通過CAN bus通訊的詳細資訊，請參考GUI Builder通訊欄。在Arduino IDE程式中，所有必需的寄存器位址都已定義，如下圖所示：

在 CANopen 結構中，Button 的 index 對應於 0（0x2000），Indicator 的 index 對應於 1（0x2001）。進行 Arduino 主機程式開發時，需要確認各物件對應的 index；知道物件的 index 後，即可透過 Arduino 主機程式變更物件狀態。可從 GUI Builder 通訊紀錄中的命令內容確認物件所對應的 index，如下圖所示：

 

這裡定義了物件的資料類型。如果使用者想要新增更多的物件，則需要在這裡定義其資料類型：

下圖說明如何透過 ObjectFunCallback 處理各物件接收到的值。使用者可依應用需求在此程式碼中修改或新增其他物件的處理方式。

 

當Arduino主機從實體按鈕接收到值的變更時，它將通過CAN 訊號向SmartDisplay發送特定的值。請參考以下程式來了解“command structure ids and sub-indexes”。這段程式的目的是根據從實體按鈕更改的值來更新指示燈（object index 2）的值。

在Arduino IDE程式中，您需要定義物件的寄存器位址、接腳模式和外部配件的設置，例如實體按鈕和LED接腳的輸入或輸出，以及設定鮑率。

最後，在 loop() 中定義執行此應用情境所需的程式邏輯。按下實體按鈕或 Smart Display 上的觸控按鈕時，系統會改變螢幕上 Indicator 的顏色，並同步開啟或關閉外部 LED。

透過 Arduino IDE 成功驗證並上傳程式後，按下實體按鈕或 Smart Display 上的觸控按鈕，即可開啟 LED，並將 Indicator 顏色變更為綠色。當 Indicator 顯示紅色且 LED 關閉時，表示實體按鈕與觸控按鈕皆未被按下，如下圖所示：

上述程式可從 GitHub 連結下載，並可參考範例中的相關檔案進一步了解此 Demo 專案。實際硬體配置如下圖所示：

完成上述設定後，即可透過按下實體按鈕或觸控按鈕來更改螢幕指示燈與LED狀態來完成SmartDisplay的範例。

結語

本文透過實際範例介紹 GUI Builder 的操作與應用，讓使用者了解如何透過 CAN Bus 設計主機端控制應用，以及如何透過主機端接收與發送命令，進而控制 Smart Display。透過此範例，開發人員可進一步了解主機與 Smart Display 之間的 CANopen 通訊與控制方式，並作為後續 Smart Display 應用開發的參考。