WO2020063996A1 - Pon网络，用于pon网络的方法及装置，以及机器人系统 - Google Patents

Pon网络，用于pon网络的方法及装置，以及机器人系统 Download PDF

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WO2020063996A1
WO2020063996A1 PCT/CN2019/109257 CN2019109257W WO2020063996A1 WO 2020063996 A1 WO2020063996 A1 WO 2020063996A1 CN 2019109257 W CN2019109257 W CN 2019109257W WO 2020063996 A1 WO2020063996 A1 WO 2020063996A1
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WO
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onu
canopen
message
olt
channel
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Application number
PCT/CN2019/109257
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English (en)
French (fr)
Inventor
黄晓庆
李晖
Original Assignee
深圳前海达闼云端智能科技有限公司
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/27—Arrangements for networking
    • H04B10/272—Star-type networks or tree-type networks
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40—Bus networks
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W76/00—Connection management
    • H04W76/10—Connection setup

Definitions

  • the present disclosure relates to the field of communications, and in particular, to a PON network, a method and device for the PON network, and a robot system.
  • CiA CiA CAN, Automation, Draft Standard, and CAN Automation Standard Draft
  • EN50325-4 CiA European Commission for Electrotechnical Standardization, Ceelec European Electrical Standardization Commission
  • the main purpose of this disclosure is to provide a PON network, a method and device for the PON network, and a robot system capable of supporting ONUs to run CANopen-based applications under the PON-CAN bus architecture.
  • a first aspect of the embodiments of the present disclosure provides a PON network, where the PON network includes:
  • An optical line terminal OLT as a network management control master device
  • At least one optical network unit ONU as a network management control slave device
  • the CANopen protocol layer is deployed in the OLT, and the CANopen protocol layer is deployed in the ONU, so that the OLT acts as a CANopen network management NMT master node, and each ONU acts as a CANopen NMT slave node to run based on CANopen applications.
  • a second aspect of the embodiments of the present disclosure provides an apparatus for a PON network, the apparatus being configured as an OLT in the PON network described in any one of the above.
  • a third aspect of the embodiments of the present disclosure provides an apparatus for a PON network, the apparatus being configured as an ONU in the PON network according to any one of the above.
  • a fourth aspect of the embodiments of the present disclosure provides a method for a PON network, the PON network including: an optical line terminal OLT as a network management control master device; and at least one optical network unit ONU as a network management control slave device, The method includes:
  • the OLT returns a configuration request for configuring the ONU to the ONU;
  • the OLT issues a topic message to the ONU based on a communication connection established with the ONU, and / or receives a topic message issued by the ONU.
  • a fifth aspect of the embodiments of the present disclosure provides a method for a PON network, the PON network including: an optical line terminal OLT as a network management control master device; and at least one optical network unit ONU as a network management control slave device, The method includes:
  • the ONU returns a configuration response to the OLT to indicate that the configuration is complete;
  • the ONU issues a subject message to the OLT based on a communication connection established with the OLT, and / or receives a subject message issued by the OLT.
  • a sixth aspect of the present disclosure provides a robot system including the PON network according to any one of the above.
  • the CANopen protocol layer is deployed in the OLT and the ONU, so that the ONU as the NMT slave node can run various applications based on CANopen.
  • the OLT as the NMT master node can use the CANopen framework and device configuration.
  • a profile (device profile) and an application profile (application profile) manage and configure all of the PON-CAN bus architectures as NMT slave nodes.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a PON-CAN bus architecture provided by an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a PON-CAN bus architecture for deploying MQTT-SN according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 3 is a schematic diagram of a module structure of a CANopen protocol layer for implementing a CANopen over PON-CAN bus architecture in an OLT according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 4 is a schematic structural diagram of an OLT according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 5 is a schematic diagram of a module structure of a CANopen protocol layer in an ONU for implementing a CANopen over PON-CAN bus architecture provided by an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 6 is a schematic structural diagram of an ONU according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 7 is a schematic flowchart of a method for a PON network according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 8 is a schematic flowchart of another method for a PON network according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 9 is a schematic diagram of an initial configuration process of a PON network according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 10 is a schematic diagram of a process in which an OLT sends PDO data to an ONU according to an embodiment of the present disclosure.
  • the PON-CAN bus architecture based on passive fiber networking and symmetric couplers and / or asymmetric couplers avoids electromagnetic interference and does not cause bandwidth reduction between levels, which can provide very high bandwidth. With the increasing number of connected nodes, it can also meet the high-speed transmission requirements, and solves the problem of the low CAN bus communication rate and the limited number of node connections.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of the PON-CAN bus architecture.
  • the PON-CAN bus architecture includes an OLT (Optical Line Terminal) 101 and an optical fiber bus connected to the OLT 101.
  • the fiber optic bus is formed by interconnecting multiple symmetric couplers and / or asymmetric couplers.
  • the optical fiber bus 102 shown in FIG. 1 is formed by interconnecting multiple asymmetric couplers 103.
  • FIG. 1 is only a schematic illustration of the linear interconnection between the asymmetric couplers.
  • the couplers can use other interconnection methods, or use multiple interconnection methods to form a fiber optic bus.
  • an ONU Optical Network Unit
  • the ONU 104 is used to realize the conversion of the photoelectric signals between the optical fiber bus and the electronically controlled terminal equipment. Furthermore, the total information equipment (not shown in FIG. 1, which can be the upper computer of the robot system, for example) connected to the OLT 101 can implement communication with the terminal equipment through the PON-CAN bus architecture.
  • MQTT Message Queuing Telemetry Transmission
  • MQTT-SN Message Queuing Telemetry Transmission
  • FIG. 2 provides a schematic diagram of a PON-CAN bus architecture for deploying MQTT-SN, including: an MQTT server 201, an MQTT-SN gateway 202, and an optical line terminal connected to the MQTT server through the MQTT-SN gateway 202 ( Optical Line Terminal (OLT) 203, an optical network unit ONU 204 connected to the OLT 203 (shown in FIG.
  • OLT Optical Line Terminal
  • the OLT and the ONU can be connected through an optical splitter
  • the MQTT-SN gateway 202 and MQTT The server 201 works at a data link layer, and the OLT 203 and the ONU 204 are provided with MQTT-SN clients.
  • the purpose of the embodiments of the present disclosure is to provide a PON network, which is used to form a PON-CAN bus architecture with a control local area network CAN bus. It is worth noting that the embodiments of the present disclosure do not use CAN at a physical level. Only at the software level, using the existing implementation of the CAN bus, the devices based on the previous CAN bus will run on the PON-CAN bus architecture as long as the software remains unchanged.
  • the PON network may be, for example, the PON network in the PON-CAN bus architecture shown in FIG.
  • the PON network includes: an optical line terminal OLT as a master device for network management and control; and
  • At least one optical network unit ONU as a network management control slave device
  • the CANopen protocol layer is deployed in the OLT, and the CANopen protocol layer is deployed in the ONU, so that the OLT serves as the CANopen network management (MTN) master node of CANopen, and each ONU serves as the CANopen NMT slaves to run CANopen-based applications.
  • MTN CANopen network management
  • CiA CiA DS301 (CAN Automation Draft Standard) and EN50325-4 (Cenelec European Commission for Electrotechnical Standardization (Cenelec European Electrotechnical Standardization Commission)). Communication protocols and control management methods in the fields of automobiles and robots.
  • CiA also defines many other CANopen-related frameworks, device profiles and application profiles, which are used to manage and configure NMT master nodes and NMT slave nodes.
  • a PON-CAN bus architecture supporting CANopen is called a CANopen over PON-CAN bus architecture.
  • NMC-M Network Management Control-Master
  • NMC-S Network Management Control-Slaver
  • the module structure of the CANopen protocol layer in the network management master device (NMC-M) used to implement the CANopen over PON-CAN bus architecture is shown in Figure 3, including:
  • First CANopen application module 30 SDO (Service Data Object) layer 31, PDO (Process Data Object) layer 32, CANopen main adapter 33, network management control client interface 34, and message bus client Interface 35;
  • SDO Service Data Object
  • PDO Process Data Object
  • the first CANopen application module 30 includes a configuration management module 301 for configuring a CANopen-based application on each of the NMT slave nodes;
  • the CANopen master adapter 33 is connected to the SDO layer 31, the PDO layer 32, the first CANopen application module 30, the network management control client interface 34, and the message bus client interface 35; the The network management control client interface 34 is used to connect to the network management control server interface in the state machine module of the OLT, and the message bus client interface 35 is used to connect to the message bus server in the message bus layer module of the OLT. The interface is connected.
  • TPDO Transmit-PDO
  • RPDO Receive-PDO
  • TPDO is used to transmit data
  • nodes supporting TPDO are producers of PDO data
  • RPDO is used to receive PDO data
  • nodes supporting RPDO are consumers of PDO data.
  • SDO uses client-server mode to establish point-to-point communication and implements reading and writing entries in the object dictionary.
  • the device of the accessed object dictionary serves as the server, and the device of the accessed object dictionary serves as the client.
  • SDO adopts the request response mode.
  • Each SDO access will correspond to two CAN data frames: one is a request and the other is a response.
  • FIG. 4 shows another structural schematic diagram of the OLT.
  • the OLT includes a first state machine module 36, a first message bus layer module 37, a first transmission network 38, and the CANopen protocol layer shown in FIG. 3.
  • the module structure of the CANopen protocol layer shown in FIG. 3 shows the connection relationship between the module structure of the CANopen protocol layer and the first state machine module 26 and the first message bus layer module 27 of the OLT.
  • the first state machine module 36 includes: a master state machine for performing state operations according to an event occurring on the OLT itself; a slave state machine for performing state operations according to an event occurring on an ONU connected to the OLT; network management control A server interface for supporting the first state machine module 36 to implement a service specification and a service flow mark of the communication between the OLT and the ONU at the first message bus layer module 37; a network controller for The first state machine module 36 performs NMC service configuration on the first transmission network 38.
  • the first message bus layer module 37 is configured to provide a message bus server and a first message bus client to support registration of users of the first message bus client in the OLT and users of all second message bus clients in the ONU. Subscribe to message topics and publish and receive topic messages.
  • the user of the first message bus client in the OLT refers to a module having a message bus client interface, for example, the first state machine module 36, based on the message bus client interface, registers and subscribes with the message bus server. Message topics and posting and receiving topic messages.
  • the first message bus layer module 37 further includes a network management control client interface for supporting the first state machine module in the first message bus layer module to implement service specifications and communication between the OLT and the ONU.
  • Service flow tag a network adapter connected to the transmission network of the OLT to implement the adaptation of the first message bus layer module to the transmission network of the OLT, wherein the network adapter stores the OLT and the ONU The message delivery path between each message subject.
  • the network management control client interface 34 in the module configuration of the CANopen protocol layer shown in FIG. 3 is used to connect to the network management control server interface in the first state machine module 36 of the OLT to read the first state machine module synchronously.
  • the state information of 36 and asynchronously obtain the state changes and events of the first state machine module 36.
  • the message bus client interface 35 is used to connect with the message bus server interface in the first message bus layer module 37 of the OLT.
  • the first CANopen application module 30 can subscribe, publish topic messages through the message bus client interface, and register message topics in the message bus server.
  • the module structure of the CANopen protocol layer in the network management control slave device (NMC-S) used to implement the CANopen over PON-CAN bus architecture is shown in Figure 5, including:
  • a second CANopen application module 50 an SDO layer 51, a PDO layer 52, a CANopen slave adapter 53, a network management control client interface 54, and a message bus client interface 55;
  • the second CANopen application module 50 is connected to the CANopen slave adapter 53, the SDO layer 51, and the PDO layer 52, and is configured to run a CANopen-based application. That is, the second CANopen application module 50 includes CANopen protocol-based applications and core object data in the prior art;
  • the CANopen slave adapter 53 is connected to the SDO layer 51, the PDO layer 52, the network management control client interface 54 and the message bus client interface 55;
  • the network management control client interface 54 is used to connect to the network management control server interface in the state machine module of the ONU, and the message bus client interface 55 is used to communicate with messages in the message bus layer module of the ONU
  • the bus server interface is connected.
  • the CANopen slave adapter 53 is configured to adapt the network management control client interface 54 and the message bus client interface 55 to the SDO layer 51, the PDO layer 52, and the CANopen application module 50 to achieve The SDO layer 51, the PDO layer 52, and the CANopen application module 50 may be directly operated on the PON-CAN bus architecture without modification.
  • FIG. 6 shows another schematic diagram of an ONU.
  • the ONU includes a second state machine module 56, a second message bus layer module 57, a second transmission network 58, and the CANopen protocol layer shown in FIG. 5.
  • FIG. 6 shows the connection relationship between the module structure of the CANopen protocol layer shown in FIG. 5 and the second state machine module 56 and the second message bus layer module 57 of the ONU.
  • the second state machine module 56 is configured to run a slave state machine that performs a state operation according to an event occurring on the ONU itself and according to an event of the slave state machine running in the first state machine module; a second message bus layer module 57 For providing a second message bus client to support users of the second message bus client in the ONU to register and subscribe to message topics, and to publish and receive topic messages, wherein the users of the second message bus client in the ONU are Refers to a module with a message neutral client interface, such as a second state machine module.
  • the message bus server on the OLT side can register and subscribe to message topics, and publish and receive topic messages.
  • the second state machine module 56 includes:
  • a message bus client interface configured to support the second state machine module as a user of the second message bus client in the ONU, register and subscribe to a message topic with the message bus server, and publish and receive topic messages;
  • a network management control server interface for supporting the second state machine module to implement a service specification and a service flow mark of the communication between the OLT and the ONU through the second message bus layer module;
  • a network controller configured to perform, by the second state machine module, an NMC service configuration on a transmission network of the ONU.
  • the second message bus layer module 57 further includes:
  • Network management control client interface which is used to support Service Specification and Service Flow Tag in the message bus;
  • the network adapter is connected to the second transmission network 58 of the ONU and can support remote and local message transmission between the server and the client.
  • the network management control client interface 54 in the module configuration of the CANopen protocol layer shown in FIG. 5 is used to connect to the network management control server interface in the second state machine module 56 of the ONU to read the second state machine module 56 synchronously. State information of the slave state machine and asynchronously obtain the state changes and events of the slave state machine in the second state machine module 56.
  • the message bus client interface 55 is used to interface with the message bus server in the second message bus layer module 57 of the ONU. Connected. So that the second CANopen application module 50 can subscribe, publish topic messages through the message bus client interface 55, and register the message topics in the message bus server.
  • mapping method of CANopen NMT node number and PON-CAN NMC node number will be described below.
  • each ONU in the PON network serves as an NMC (Network Management Control, Network Management Control) slave node of the OLT, and each ONU also serves as a network management NMT under the CANopen protocol control of the OLT.
  • the slave node can therefore map the NMC node number of each ONU to the NMT node number in a static configuration.
  • the embodiment of the present disclosure defines a CANopen NMT node number and PON-CAN NMC node number mapping table.
  • the CANopen NMT node number (1-127) is used as an index and is placed in the object dictionary communication configuration file 1C81 in Communication Profile), this address can be adjusted accordingly according to the specific situation of the application system.
  • the node number mapping table is shown in Table 1 below:
  • the CANopen over PON-CAN bus architecture in the embodiments of the present disclosure can fully follow the CANopen protocol, can use the same object dictionary definition as CANopen, and adds CANopen overPON -CAN related content.
  • the CANopen object dictionary used by the PON network includes static data types and complex data types defined by the CANopen protocol, and newly added complex data types;
  • For quantitative description of the service specifications of the subject message data including at least one of the following descriptions: a description of the number of entries used to characterize the subject message, a description of the version number, and a distribution distribution model (Distribution) Description of Publish Mode, description of fixed bandwidth (Fixed Bandwidth), description of guaranteed bandwidth (Assured Bandwidth), description of maximum bandwidth (Maxband).
  • Table 4 is a specific illustration of the newly added complex data types:
  • the definition of the service specifications of the subject message data can be placed in the dictionary object data types (Object Data Types) and reserved for the manufacturer-specific complex data types (Manufacturer Specific Data Types).
  • Object Data Types Object Data Types
  • Manufacturer Specific Data Types Manufacturer-specific complex data types
  • Table 5 The storage address can also be adjusted according to the specific conditions of the application system.
  • the embodiment of the present disclosure defines a unified CANopen over PON-CAN control channel message topic to simulate a broadcast bus in a CANopen environment.
  • Both the OLT and ONU subscribe to the control channel message topic so that the OLT and all The ONU directly issues and receives control messages.
  • the NMC-M master and all NMC-S slaves can directly issue and accept control messages.
  • the message transmitted by the control channel may include:
  • the CANopen PON-CAN bus architecture can remove the original CANopen message by removing the start of frame (SOF) and cyclic redundancy check (cyclic redundancy check).
  • CRC start of frame
  • EEF end-of-frame domains directly serve as CANopen PON-CAN service data unit SDU.
  • the subject of the control channel message may be "cop / m", plus the ID of the NMC master node as a prefix, and the ID of the NMC master node may include the ID of the OLT card, the ID of the wavelength port, for example, the NMC master node
  • the ID can be OLT LT card / Wavelength port.
  • the full name of the subject of the control channel message is "OLT LT card / Wavelength port / cop / m".
  • the data service specification of the control channel message subject is stored at a first address in the first address segment of the object dictionary communication template
  • the data service specification of the SDO message subject is stored at a second address in the first address segment of the object dictionary communication module.
  • the data service specifications of the address and the subject of the PDO message are stored in the third address range in the second address segment of the object dictionary communication module.
  • the subject message data service specification (Service Spec) can be stored in the 1101 address in the address segment 1000–11FF of the communication profile section of the object dictionary, and this address can be adjusted according to the specific conditions of the application system.
  • the SDO subject message data service specification (Service Spec) is stored at the address 1100 in the address segment 1000-11FF of the communication dictionary profile of the object dictionary.
  • Service Spec The SDO subject message data service specification
  • All SDO channels define a unified subject message data service specification (ServiceSpec).
  • the PDO subject message data service specification (ServiceSpec) can be stored in the 5A00-5BFF address range in the address segment 2000-5FFF of the manufacturer-specific functionality part of the object dictionary.
  • ServiceSpec The PDO subject message data service specification
  • the following table 6 is the basic format of a message header for supporting the CANopen over PON-CAN bus architecture defined in the embodiment of the present disclosure:
  • the first byte of the message header format includes a 4-bit message header dispatch type (Header Dispatch Type) and a 4-bit message header subtype (Header SubType).
  • Header Dispatch Type is used as the category information of the message header. In a possible implementation manner, it can be shown in Table 7:
  • the message header dispatch type (Header Dispatch Type) and the message header subtype (Header SubType) can define the message header type (Header Type) together, as shown in Table 8 below, and the message header type can be:
  • Payload Format The payload format (Payload Format) and the subject of the message in Table 9 are shown in Table 11 below:
  • embodiments of the present disclosure also provide message topics on the CANopen over PON-CAN bus architecture, as shown in Table 12 below, including:
  • the following describes the mapping method of the SDO message subject and the transmission channel on the CANopen over PON-CAN bus architecture.
  • the OLT can publish a corresponding SDO message subject for each SDO channel of the ONU.
  • the message subject name includes the ID of the SDO channel of the ONU; each ONU issues a corresponding SDO message for the SDO channel used by the ONU.
  • Subject wherein the message subject name includes the ID of the SDO channel; wherein the message subject subscribed by each ONU is the corresponding SDO message subject published by the OLT for the SDO channel of the ONU, and the OLT subscribes to the subject
  • Each ONU publishes the corresponding SDO message subject of the SDO channel, thereby establishing the connection number mapping of the SDO message subject SDO message channel.
  • the OLT and each ONU establish a corresponding SDO channel connection by using a connection-oriented service between message bus nodes.
  • the implementation of SDO utilizes a connection-oriented message communication service between message bus nodes.
  • the embodiment of the present disclosure may adopt the following mapping method of the CANopen SDO channel and the message subject, as shown in Table 13 below:
  • SDO uses the client-server model to establish start-to-point communication and implements reading and writing entries in the object dictionary.
  • the NMC slave node is the SDO server NMC Slave (Server) and the NMC master node is the SDO client NMC Master (Client)
  • the SDO transmission channel of each NMC slave node (NMC Slave (Server) CAN Tx SDO)
  • the ID is mapped to the last two paragraphs of the published message subject name (plus a unified cop prefix), that is, "cop / s [SDOChanID]" is obtained.
  • the NMC master node's ID as the prefix.
  • the ID of the NMC master node can be OLT, LT, card / Wavelength, port /, and the message subject name is OLT, LT, card / Wavelength, port / cop / s [SDOChanID];
  • the last two paragraphs of the message subject name issued by the NMC master node are cop / c [SDOChanID]. If the master node ID is added as a prefix (OLT / LT card / Wavelength port), the message subject name is OLT / LT card / Wavelength port / cop / c [SDOChanID], the message subject will be mapped to the SDO sending channel of the NMC slave node.
  • the message subject OLT issued by the NMC master node LT card / Wavelength port / cop / c [SDOChanID] will be paired with the message subject published by the NMC slave node OLT card / Wavelength port / cop / s [SDOChanID] to provide the NMC master node A message communication service with a connection to an NMC slave node.
  • the embodiment of the present disclosure can define a unified subject message data service specification (Service Spec) for all SDO channels on the CANopen over PON-CAN bus architecture, and put it in the communication dictionary section of the object dictionary.
  • Service Spec unified subject message data service specification
  • the CANopen over PON-CAN connection-oriented header for SDO service can be obtained by adding the message header shown in Table 9 above to the basic connection-oriented header (Basic Connection-Oriented Header).
  • the CANopen PON-CAN connector is shown in Table 14 below:
  • the eighth aspect based on the mapping of the SDO message subject to the SDO channel described in the seventh aspect, and the CANopen over PON-CAN connector for the SDO service, the implementation method of SDO on the CANopen over PON-CAN bus architecture will be carried out below. Instructions.
  • NMC Master for example, the processing flow on NMC Master (Client) as OLT:
  • the CANopen master adapter in the OLT publishes the message subject "cop / c [SDOChanID]" corresponding to the NMC slave node, where this step may be to enter the NMCSop state from the slave state machine on the NMC Master (Client) (that is, related to NMC operation Status), and the NMC slave node supports CANopen over PON-CAN;
  • the CANopen master adapter subscribes to the corresponding message subject "cop / s [SDOChanID]" on the NMC Slave (Server) as the ONU;
  • the CANopen main adapter calls the connection-oriented message communication service between the message bus nodes to establish a connection with the corresponding NMC Slave (Server), and at the same time establishes a connection number mapping to the NMC Slave (Server).
  • the connection number mapping can refer to the details in the seventh aspect. Description and Table 13.
  • CANopen The message subject named "cop / s [SDOChanID]" was published by CANopen from the adapter.
  • CANopen publishes the message subject from the adapter, it will also reference the SDO channel subject message data service specifications stored in the object dictionary communication template.
  • this step may be the slave state machine on the NMC Slave (Server) entering the NMCSop state, and This node supports CANopen over PON-CAN implementation;
  • CANopen subscribes to the message subject named "cop / c [SDOChanID]" corresponding to this node from the adapter;
  • CANopen releases the connection-oriented message communication service between the message bus nodes from the adapter to establish a connection with the corresponding NMC Master (Client), and at the same time establishes a connection number mapping to the NMC Master (Client).
  • the step of the OLT sending an SDO message to the ONU may include:
  • the CANopen main adapter of the OLT When the CANopen main adapter of the OLT receives the SDO data packet sending request in the SDO layer in the OLT, it finds the corresponding receiving ONU and the corresponding first SDO message subject name according to the SDO channel ID in the SDO data packet. Transmitting the SDO data packet to the ONU through the first SDO message subject using a connection service between message bus nodes;
  • the step of the OLT receiving the SDO message sent by any ONU may include:
  • the CANopen master adapter of the OLT receives the SDO data packet transmitted by any ONU for connection service reporting between message bus nodes in the second SDO message subject, and then, according to the SDO channel ID in the second message subject name, The SDO data packet is transmitted to an SDO layer in the OLT.
  • the seventh aspect is still used as an example to describe the steps of the OLT as the NMC Master (Client) sending an SDO message to the ONU as the NMC Slave (Server):
  • the CANopen master adapter of the OLT responds to a request for obtaining the SDO in the OLT for sending an SDO data packet to any ONU on the first SDO message subject, and receives the SDO in the first SDO message subject name.
  • the ID of the channel using the connection-oriented service between message bus nodes to transmit the SDO data packet to the SDO receiving channel of the arbitrary ONU;
  • the CANopen master adapter of the OLT receives the SDO data packet transmitted by any ONU for connection service reporting between message bus nodes in the second SDO message subject, and sends it according to the SDO of the ONU in the second message subject name.
  • the ID of the channel which transmits the SDO data packet to the SDO layer in the OLT.
  • the CANopen slave adapter of the ONU When the CANopen slave adapter of the ONU receives the sending request from the SDO layer, it can use the connection-oriented service between message bus nodes to transfer the SDO data packet to the NMC Master (Client) according to the connection number mapping to the NMC Master (Client).
  • the CANopen slave adapter of the ONU After the CANopen slave adapter of the ONU receives the SDO data packet reported by the connection service between the message bus nodes, it will transmit the data packet to the SDO layer according to the connection number mapping to the NMC Master (Client).
  • mapping method of the PDO message subject and the transmission channel on the PON-CAN bus architecture will be described below.
  • the CANopen slave adapter of the ONU may establish a two-way mapping relationship, where the two-way mapping relationship is a mapping between the ONU ’s message subject name for sending PDOs and the ONU ’s TPDO channel ID for sending PDOs;
  • the CANopen master adapter of the OLT and the CANopen slave adapter of any ONU share a PDO channel remote sending request message subject, which is used to enable the CANopen master adapter of the OLT and the CANopen slave adapter of the ONU to send remote sending to any PDO channel. request.
  • the implementation of the PDO in the embodiments of the present disclosure directly utilizes the message communication service of the message bus.
  • the mapping method of the TPDO channel and the message subject can be shown in Table 15 below:
  • PDO send channel ID Message subject name 1 "P1” 2 "P2” ... ... 1FF "P1FF” 200 "P200”
  • the TPDO channel number is directly mapped to the last two segments of the message subject name (plus a unified cop prefix) "cop / p [PDOChanID]".
  • the ID of the NMC master node can be added as the prefix of the message subject name. For example, if the ID of the NMC master node is OLT card / Wavelength port, then the message subject name is OLT card / Wavelength port / cop / p [PDOChanID].
  • the topic name of the published message corresponding to the TPDO channel number can be kept unchanged, and the topic name will not change with the dynamic allocation of the TPDO channel between different NMC slave nodes.
  • the message header of the PDO message can be directly shown in Table 9.
  • PDO transmission adopts the producer-consumer communication mode, including:
  • the PDO consumer sends the message subject "cop / m" of the remote transmission request.
  • the PDO consumer is the NMC master node
  • the CANopen master adapter of the NMC master node issues the corresponding message subject "cop / m”, and Publish the message subject while referencing the service specification of the remote send request message subject stored in the object dictionary communication template section;
  • the CANopen slave adapter of the NMC slave node issues the corresponding message subject "cop / m", and references the remote transmission stored in the object dictionary communication template section while publishing the message subject.
  • Request message subject service specifications ;
  • the CANopen master adapter and the CANopen slave adapter enable scanning of the RPDO communication parameter area (1400-15FF) of the object dictionary of the node, and for each RPDO channel whose count of each sub-item is greater than zero, perform the following initial processing:
  • the subscription topic name is "cop / p [PDOChanID] "message subject;
  • CANopen slave adapter When CANopen slave adapter receives from the NMC master node and writes the data item of any RPDO channel in the RPDO communication parameter area (1400-15FF) of the object dictionary of this node, if the sub data item count is greater than zero, then The following processing:
  • bit 31 of the COB-ID is zero, the following processing is performed according to the PDO transmission channel ID corresponding to the COB-ID and the foregoing mapping method of the PDO transmission channel and the message subject:
  • mapping relationship between the message subject "cop / p [PDOChanID]" and the PDO receiving channel ID already exists, and the PDO receiving channel ID in the mapping relationship is consistent with the actual PDO receiving channel ID corresponding to the COB-ID , No further processing is required;
  • mapping relationship between the message subject "cop / p [PDOChanID]" and the PDO receiving channel ID of the slave node does not exist at all, the initial processing is performed as above to establish the message subjects "cop / p [PDOChanID]" and Two-way mapping relationship between PDO receiving channel IDs corresponding to COB-ID;
  • mapping relationship between the message subject "cop / p [PDOChanID]" and the PDO receiving channel ID of this node already exists, but the PDO receiving channel ID in the mapping relationship, the actual PDO receiving channel ID corresponding to the COB-ID is not
  • COB-ID is dynamically assigned, the same COB-ID may be assigned to different PDO channels at different time periods), you need to clear the old two-way mapping relationship (including canceling the subscription to the old message topic), and then perform the same The initial processing described in this article.
  • the NMC slave node acts as a PDO producer
  • the CANopen slave adapter of the NMC slave node enables scanning of the TPDO communication parameter area (1800-19FF) of the object dictionary of the node, and for each TPDO channel with a count greater than zero for each sub-data item, proceed as follows Initial processing:
  • the CANopen slave adapter receives the data item from any TPDO channel in the TPDO communication parameter area (1800-19FF) of the object dictionary of the node and writes the data item from the NMC master node, if the sub data item count is greater than zero, then As follows:
  • mapping relationship between the message subject "cop / p [PDOChanID]" and the PDO transmission channel ID of this node already exists, and the PDO transmission channel ID in the mapping relationship is consistent with the actual PDO transmission channel ID corresponding to the COB-ID , No further processing is required;
  • mapping relationship between the message subject "cop / p [PDOChanID]" and the PDO transmission channel ID does not exist at all, the initial processing is performed as above to establish the message subject "cop / p [PDOChanID]" and the COB -A bidirectional mapping relationship between the ID of the PDO transmission channel corresponding to -ID;
  • mapping relationship between the message subject "cop / p [PDOChanID]" and the PDO transmission channel ID of this node already exists, but the PDO transmission channel ID in the mapping relationship, the actual PDO transmission channel ID corresponding to the COB-ID is not Similarly, you need to clear the old two-way mapping relationship (including canceling the release of the old message subject), and then perform the initial processing as described above.
  • the following describes the implementation method of PDO on the CANopen over PON-CAN bus architecture.
  • the processing flow in which the OLT receives PDO data may include:
  • the CANopen master adapter of the OLT and the CANopen slave adapter of any ONU scan the RPDO communication parameter area of the object dictionary of the node, and each of the scanned sub-data items counts greater than zero for the RPDO channel that receives the PDO, and confirms that it has subscribed to the bidirectional The message subject corresponding to the PDO channel in the mapping relationship, and subscribes when there is no subscription;
  • the CANopen master adapter of the OLT and the CANopen slave adapter of any ONU receive a PDO data message from a message subject corresponding to a PDO channel subscribed by the node, the PDO data is transmitted to the PDO layer of the node, for example, , Transmitting the PDO data plus the regenerated SOF, CRC, and EOF fields to the PDO layer of the node in the CANopen format;
  • the CANopen master adapter of the OLT and the CANopen slave adapter of any of the ONUs scan the RPDO communication parameter area of the object dictionary of the node and find that the CANopen protocol layer cancels receiving PDO data from an RPDO channel, then cancel the subscription.
  • any CANopen slave adapter of the ONU receives a write operation from the OLT CANopen master adapter to the RPDO communication parameter area of the object dictionary of the node, if it is found that the CANopen protocol layer cancels receiving PDO data from an RPDO channel, it cancels Subscribe to the message topic corresponding to the RPDO channel in the bidirectional mapping relationship; if it is found that the CANopen protocol layer has added receiving PDO data from an RPDO channel, subscribe to the message topic corresponding to the RPDO channel in the bidirectional mapping relationship.
  • the processing flow for the ONU to send PDO data packets may include:
  • the CANopen of any ONU scans the TPDO communication parameter area of the object dictionary of this node from the adapter, counts each sub-data item scanned for a TPDO channel greater than zero, and confirms that the two-way mapping relationship that has been released corresponds to the message corresponding to the TPDO channel. Theme, and publish it when it is not published;
  • the CANopen slave adapter of the ONU When the CANopen slave adapter of the ONU receives a PDO data transmission request of a TPDO channel from the PDO layer of the ONU, the PDO data is published to a message subject corresponding to the TPDO channel in the bidirectional mapping relationship, for example, , After removing the PDO data from the SOF, CRC, and EOF fields, issue the CANopen over PON-CAN message format;
  • the CANopen slave adapter of the ONU scans the TPDO communication parameter area of the object dictionary of the node and finds that the CANopen protocol layer cancels sending PDO data from a TPDO channel, then cancels the release of the two-way mapping relationship corresponding to the TPDO channel. Subject of the message
  • the CANopen slave adapter of the ONU receives the write operation of the CANopen master adapter from the OLT to the TPDO communication parameter area of the object dictionary of the node, if it is found that the CANopen protocol layer cancels publishing PDO data from a TPDO channel, the cancellation Publish the message subject corresponding to the TPDO channel in the two-way mapping relationship; if it is found that the CANopen protocol layer has added publishing PDO data from a new TPDO channel, then release the message subject corresponding to the TPDO channel in the two-way mapping relationship.
  • An embodiment of the present disclosure further provides an apparatus for a PON network, which is configured as an OLT serving as a master device for network management and control in the above-mentioned PON network.
  • An embodiment of the present disclosure also provides a method for a PON network.
  • the execution subject of the method may be, for example, the above-mentioned OLT.
  • the PON network includes: an optical line terminal OLT as a master device for network management and control, and a slave device for network management and control.
  • At least one optical network unit ONU of the device, as shown in FIG. 7, the method includes:
  • An OLT in a PON network receives an access request sent by at least one ONU.
  • the OLT returns a configuration request for configuring the ONU to the ONU.
  • the OLT establishes a communication connection with the ONU when it receives a message from the ONU indicating that the configuration is complete.
  • the OLT and the ONU may establish a communication connection through a three-way handshake.
  • the OLT issues a topic message to the ONU based on the communication connection established with the ONU, and / or receives a topic message issued by the ONU.
  • the PON network may form a PON-CAN bus architecture with a CAN bus, and the PON-CAN bus architecture may be applied to a robot system.
  • control channel message subject SDO message subject transmission
  • PDO message subject transmission between the OLT and ONU can refer to the above description of the PON network. I will not repeat them here.
  • An embodiment of the present disclosure further provides a device for a PON network, the device being configured as an ONU as a network management control slave device in the PON network.
  • An embodiment of the present disclosure also provides a method for a PON network.
  • the execution subject of the method may be, for example, the above-mentioned ONU.
  • the PON network includes an optical line terminal OLT as a master device for network management and control, and a slave device for network management and control. At least one ONU of the device, as shown in FIG. 8, the method includes:
  • At least one ONU in the PON network sends an access request to the OLT.
  • the ONU receives a configuration request for configuring the ONU, and performs configuration according to the configuration request.
  • the ONU returns a configuration response to the OLT to indicate that the configuration is complete.
  • the ONU establishes a communication connection with the OLT.
  • the ONU issues a topic message to the OLT based on the communication connection established with the OLT, and / or receives a topic message issued by the OLT.
  • Figure 9 shows the initial configuration process of the PON network
  • Figure 10 shows the process of the OLT sending PDO data to the ONU.
  • the relevant steps involved in the figure are already in the above embodiment. Description will not be repeated here.
  • An embodiment of the present disclosure further provides a robot system, which is characterized in that the robot system includes the PON network provided in the above embodiments, and the robot system may be, for example, an industrial automation robot system.
  • the upper computer in the robot system can be used as the OLT in the PON-CAN bus architecture.
  • the median computer system, power management system, lower computer control system, servo system of each limb joint, and corresponding terminal equipment of each limb joint can be located in the next-level network connected to the optical fiber bus of the PON-CAN bus architecture.
  • the control devices and terminals of the robot system can be connected through the PON-CAN bus architecture. Due to the existence of the virtual bus, the nodes of the PON-CAN bus architecture are highly expandable, so they can be based on the system. Actually, multiple robot topology terminals need to be connected to solve the problem of node limitation in the existing robot bus system, and it can ensure that the high-speed transmission requirements can be met under the condition of increasing nodes.

Abstract

一种PON网络，用于PON网络的方法及装置，以及机器人系统，能够在PON-CAN总线架构下支持ONU运行基于CANopen的应用。所述PON网络包括：作为网络管理控制主设备的光线路终端OLT；以及作为网络管理控制从设备的至少一个光网络单元ONU；其中，所述OLT中部署有CANopen协议层，所述ONU中部署有CANopen协议层，使得所述OLT作为CANopen的网络管理NMT主节点，使得每一所述ONU作为CANopen的NMT从节点以运行基于CANopen的应用。

Description

PON网络，用于PON网络的方法及装置，以及机器人系统
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年9月29日提交的、申请号为62/739214的美国临时申请的优先权，该申请的内容通过引用的方式合并于此。
技术领域
本公开涉及通信领域，具体地，涉及一种PON网络，用于PON网络的方法及装置，以及机器人系统。
背景技术
CANopen是在CiA DS301(CAN in Automation Draft Standard，CAN自动化标准草案))和EN50325-4(Cenelec European Committee for Electrotechnical Standardization，Cenelec欧洲电工标准化委员会)里定义的广泛应用于工业控制自动化、，汽车、机器人等领域的通信协议和控制管理方法。除了DS301，CiA还定义了很多其它的与CANopen相关的框架(framework)，设备配置模板(device profile)和应用配置模板(application profile)。
随着科学科技的发展，控制系统的应用范围不断扩大，受控制的节点越来越多，例如机器人系统，其具有运动量大、传感器多、关节多等特点，从而对节点数、指令响应速度以及传输速率的要求也会越来越高。而现有的CAN总线网络在多节点控制传输的情况下，无法满足高速率的要求。
发明内容
本公开的主要目的是提供一种PON网络，用于PON网络的方法及装置，以及机器人系统，能够在PON-CAN总线架构下支持ONU运行基于CANopen的应用。
为了实现上述目的，本公开实施例第一方面提供一种PON网络，所述PON网络包括：
作为网络管理控制主设备的光线路终端OLT；以及
作为网络管理控制从设备的至少一个光网络单元ONU；
其中，所述OLT中部署有CANopen协议层，所述ONU中部署有CANopen协议层，使得所述OLT作为CANopen的网络管理NMT主节点， 使得每一所述ONU作为CANopen的NMT从节点以运行基于CANopen的应用。
本公开实施例第二方面提供一种用于PON网络的装置，所述装置被配置为以上任一项所述的PON网络中的OLT。
本公开实施例第三方面提供一种用于PON网络的装置，所述装置被配置为以上任一项所述的PON网络中的ONU。
本公开实施例第四方面提供一种用于PON网络的方法，所述PON网络包括：作为网络管理控制主设备的光线路终端OLT；以及作为网络管理控制从设备的至少一个光网络单元ONU，所述方法包括：
所述OLT接收至少一个ONU发送的接入请求；
所述OLT向所述ONU返回用于对所述ONU进行配置的配置请求；
所述OLT在接收到所述ONU返回的用于表征配置完成的消息时，与所述ONU建立通讯连接；
所述OLT基于与所述ONU建立的通讯连接向所述ONU发布主题消息，和/或接收所述ONU发布的主题消息。
本公开实施例第五方面提供一种用于PON网络的方法，所述PON网络包括：作为网络管理控制主设备的光线路终端OLT；以及作为网络管理控制从设备的至少一个光网络单元ONU，所述方法包括：
所述PON网络中的至少一个ONU向OLT发送的接入请求；
所述ONU接收用于对所述ONU进行配置的配置请求，并根据所述配置请求进行配置；
所述ONU向所述OLT返回用于表征配置完成的配置响应；
所述ONU与所述OLT建立通讯连接；
所述ONU基于与所述OLT建立的通讯连接向所述OLT发布主题消息，和/或接收所述OLT发布的主题消息。
本公开第六方面提供一种机器人系统，所述机器人系统包括以上任一项所述的PON网络。
通过上述技术方案，在OLT和ONU中部署CANopen协议层，使得作为NMT从节点的ONU都可以运行基于CANopen的各种应用，作为NMT主节点的OLT可以利用CANopen的相关框架(framework)，设备配置模板(device profile)和应用配置模板(application profile)，对PON-CAN总线架构上的所有作为NMT从节点进行管理和配置。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限 制。在附图中：
图1是本公开实施例提供的一种PON-CAN总线架构的一种示意图；
图2是本公开实施例提供的一种部署MQTT-SN的PON-CAN总线架构的示意图；
图3是本公开实施例提供的一种OLT中用于实现CANopen over PON-CAN总线架构的CANopen协议层的模块构成的示意图；
图4是本公开实施例提供的一种OLT的结构示意图；
图5是本公开实施例提供的一种ONU中用于实现CANopen over PON-CAN总线架构的CANopen协议层的模块构成的示意图；
图6是本公开实施例提供的一种ONU的结构示意图；
图7是本公开实施例提供的一种用于PON网络的方法的流程示意图；
图8是本公开实施例提供的另一种用于PON网络的方法的流程示意图；
图9是本公开实施例提供的一种PON网络初始配置过程的示意图；
图10是本公开实施例提供的一种OLT向ONU发送PDO数据过程的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
为了使本领域技术人员能够更加容易理解本公开实施例提供的技术方案，首先对PON-CAN总线架构进行说明。
基于无源光纤组网以及对称耦合器和/或不对称耦合器构成的PON-CAN总线架构，避免了电磁干扰影响，并且层级之间不会造成带宽消减，从而可以提供非常高的带宽，进而在所连接的节点不断增加的情况下也可以满足高速率的传输要求，解决了现有CAN总线通信速率低，节点连接数受限的问题。
图1是PON-CAN总线架构的一种示意图，如图1所示，PON-CAN总线架构包括OLT(Optical Line Terminal，光线路终端)101，以及与该OLT 101连接的光纤总线，其中，该光纤总线由多个对称耦合器和/或不对称耦合器互连形成。例如，图1中所示的光纤总线102，由多个不对称耦合器103互连形成，其中，图1只是以不对称耦合器之间的线性互连进行示意，在具体实施时，不对称耦合器之间可以采用其他互连方式，或者采用多种互连方式组合构成光纤总线。并且，光纤总线上连接有ONU(Optical Network Unit，光网络单元)，如图1中所示的ONU 104，其中，ONU 104 用于实现光纤总线与电控的终端设备之间光电信号的转换，进而与OLT 101连接的的总信息设备(图1中未示出，例如可以是机器人系统的上位机)可以通过PON-CAN总线架构实现与终端设备之间的通信。
此外，对于PON-CAN总线架构中的PON网络，相关技术中存在部署MQTT-SN进行OLT与ONU节点间通讯的方案，实现OLT与ONU之间的消息总线和发布/订阅消息通讯模式。其中，消息队列遥测传输(Message Queuing Telemetry Transport，MQTT)是一个基于客户端服务端架构的支持发布/订阅消息通讯模式的消息传输协议。传感器版本的MQTT(MQTT For Sensor Networks，MQTT-SN)是在MQTT基础上专门针对各种低成本的电池驱动设备以及传感器的一个优化设计。MQTT-SN对底层网络服务没有严格要求。任何网络只要能在任何节点和特定节点(网关)之间提供双向数据传输服务就能够支持MQTT-SN。图2提供了一种部署MQTT-SN的PON-CAN总线架构的示意图，包括：MQTT服务器201，MQTT-SN网关202，通过所述MQTT-SN网关202与所述MQTT服务器相连的光线路终端(Optical Line Terminal，OLT)203，与所述OLT203相连的光网络单元ONU204(图2中示出了OLT与ONU之间可以通过光分路器相连)，其中，所述MQTT-SN网关202和MQTT服务器201工作在数据链路层，所述OLT203和所述ONU204设置有MQTT-SN客户端。
本公开实施例的目的是提供一种PON网络，所述PON网络用于与控制局域网络CAN总线组成PON-CAN总线架构，值得说明的是，本公开实施例在物理层面上并不使用CAN，只是在软件层面，利用CAN总线的现有实现，将以前基于CAN总线的装置，尽可能在软件不变的情况下，运行在PON-CAN总线架构上。所述PON网络例如可以是图2所示的PON-CAN总线架构中的PON网络，使得一个PON-CAN总线上的所有ONU都可以运行基于CANopen的各种应用，且作为NMT主节点的OLT可以利用CANopen的相关框架(framework)、设备配置模板(device profile)和应用配置模板(application profile)，对PON-CAN总线架构上的所有NMT从节点进行管理和配置。
该PON网络包括：作为网络管理控制主设备的光线路终端OLT；以及
作为网络管理控制从设备的至少一个光网络单元ONU；
其中，所述OLT中部署有CANopen协议层，所述ONU中部署有CANopen协议层，使得所述OLT作为CANopen的网络管理NMT(CANopen network management)主节点，并使得每一所述ONU作为CANopen的NMT从节点以运行基于CANopen的应用。
值得说明的是，CANopen是在CiA DS301(CAN in Automation Draft Standard，CAN自动化标准草案)和EN50325-4(Cenelec European Committee for Electrotechnical Standardization，Cenelec欧洲电工标准化委员会)里定义 的广泛应用于工业控制自动化，汽车，机器人等领域的通信协议和控制管理方法。除了DS301，CiA还定义了很多其它的与CANopen相关的框架(framework)，设备配置模板(device profile)和应用配置模板(application profile)，用于对NMT主节点和NMT从节点进行管理配置。
本公开实施例中，将支持CANopen的PON-CAN总线架构称为CANopen over PON-CAN总线架构。
下面将分别对以下几个方面进行举例说明：
网络管理控制主设备(NMC-M，Network Management Control-Master)中用于实现CANopen over PON-CAN总线架构的CANopen协议层的模块构成；
网络管理控制从设备(NMC-S，Network Management Control-Slaver)中用于实现CANopen over PON-CAN总线架构的CANopen协议层的模块构成；
CANopen NMT节点号和PON-CAN NMC节点号映射方法；
CANopen over PON-CAN总线架构的对象字典定义；
消息总线主题消息数据服务规格在对象字典的定义和实现方法；
CANopen over PON-CAN总线架构上的消息格式；
SDO消息主题与CANopen over PON-CAN总线架构上的传输通道的映射方法；
CANopen over PON-CAN总线架构上SDO(服务数据对象，Service Data Object)实现方法；
PDO消息主题与CANopen over PON-CAN总线架构上的传输通道的映射方法
CANopen over PON-CAN总线架构上PDO(过程数据对象，Process Data Object)的实现方法。
第一方面，网络管理控制主设备(NMC-M)中用于实现CANopen over PON-CAN总线架构的CANopen协议层的模块构成如图3所示，包括：
第一CANopen应用模块30、SDO(Service Data Object，服务数据对象)层31、PDO(Process Data Object，过程数据对象)层32、CANopen主适配器33、网络管理控制客户端接口34以及消息总线客户端接口35；
所述第一CANopen应用模块30包括配置管理模块301，用于配置每一个所述NMT从节点上的基于CANopen的应用；
所述CANopen主适配器33与所述SDO层31、所述PDO层32、所述第一CANopen应用模块30、所述网络管理控制客户端接口34和所述消息总线客户端接口35连接；所述网络管理控制客户端接口34用于与所述OLT的状态机模块中的网络管理控制服务器接口相连，所述消息总线客户端接口35用于与所述OLT的消息总线层模块中的消息总线服务器接口相连。
值得说明的是，CANOpen中的实时数据传输是由PDO来完成的。PDO的传输采用了生产者消费者模式。共有两种PDO：TPDO(Transmit-PDO，传输PDO)和RPDO(Receive-PDO，接收PDO)。TPDO用来传输数据，支持TPDO的节点都是PDO数据的生产者；RPDO用来接收PDO数据，支持RPDO的节点是PDO数据的消费者。
SDO使用客户端服务器模式建立起点到点的通讯并实现了对对象字典中条目的读写。其中被访问的对象字典的所在设备作为服务器，访问对象字典的设备作为客户端。SDO采用请求应答模式，每次SDO访问都会有2条CAN的数据帧对应：一条是请求，一条是应答。
图4示出了OLT的另一种结构示意图，如图4所示，OLT包括第一状态机模块36，第一消息总线层模块37，第一传输网络38以及图3所示的CANopen协议层的模块构成，呈现出了图3所示的CANopen协议层的模块构成与OLT的第一状态机模块26以及第一消息总线层模块27之间的连接关系。
其中，所述第一状态机模块36包括：主状态机，用于根据OLT自身发生的事件进行状态操作；从状态机，用于根据接入OLT的ONU发生的事件进行状态操作；网络管理控制服务端接口，用于支持所述第一状态机模块36在所述第一消息总线层模块37实现所述OLT与所述ONU之间通讯的服务规格和服务流标记；网络控制器，用于所述第一状态机模块36对所述第一传输网络38进行NMC服务配置。
第一消息总线层模块37，用于提供消息总线服务器和第一消息总线客户端，以支持所述OLT中的第一消息总线客户端的用户和所有ONU中的第二消息总线客户端的用户注册和订阅消息主题以及发布和接收主题消息。其中，所述OLT中的第一消息总线客户端的用户是指具备消息总线客户端接口的模块，例如，第一状态机模块36，基于消息总线客户端接口，在所述消息总线服务器注册和订阅消息主题以及发布和接收主题消息。
第一消息总线层模块37还包括网络管理控制客户端接口，用于支持所述第一状态机模块在所述第一消息总线层模块实现所述OLT与所述ONU之间通讯的服务规格和服务流标记；网络适配器，与所述OLT的传输网络相连，实现所述第一消息总线层模块与所述OLT的传输网络的适配，其中，所述网络适配器存储所述OLT与所述ONU之间的每一消息主题的消息传送路径。
图3所示的CANopen协议层的模块构成中的网络管理控制客户端接口34用于，与OLT的第一状态机模块36中的网络管理控制服务器接口相连，以同步读取第一状态机模块36的状态信息和异步获取第一状态机模块36的状态变化和事件，消息总线客户端接口35用于与OLT的第一消息总线层模块37中的消息总线服务器接口相连。其中，第一CANopen应用模块30可 以通过消息总线客户端接口订阅、发布主题消息，以及在消息总线服务器中进行消息主题的注册。
第二方面，网络管理控制从设备(NMC-S)中用于实现CANopen over PON-CAN总线架构的CANopen协议层的模块构成如图5所示，包括：
第二CANopen应用模块50、SDO层51、PDO层52、CANopen从适配器53、网络管理控制客户端接口54以及消息总线客户端接口55；
所述第二CANopen应用模块50与所述CANopen从适配器53、所述SDO层51和所述PDO层52相连，用于运行基于CANopen的应用，也就是说，所述第二CANopen应用模块50包括现有技术中的基于CANopen协议的应用程序和核心对象数据；
所述CANopen从适配器53与所述SDO层51、所述PDO层52、所述网络管理控制客户端接口54和所述消息总线客户端接口55相连；
所述网络管理控制客户端接口54用于与所述ONU的状态机模块中的网络管理控制服务器接口相连，所述消息总线客户端接口55用于与所述ONU的消息总线层模块中的消息总线服务器接口相连。
所述CANopen从适配器53用于把所述网络管理控制客户端接口54和消息总线客户端接口55适配到所述SDO层51、所述PDO层52和所述CANopen应用模块50，以达到让所述SDO层51、所述PDO层52和所述CANopen应用模块50可以不做修改，直接运行在PON-CAN总线架构上的目的。
图6示出了ONU的另一种结构示意图，如图6所示，ONU包括第二状态机模块56，第二消息总线层模块57、第二传输网络58以及图5所示的CANopen协议层的模块构成。图6呈现了图5所示的CANopen协议层的模块构成与ONU的第二状态机模块56以及第二消息总线层模块57之间的连接关系。
第二状态机模块56，用于运行根据所述ONU自身发生的事件以及根据所述第一状态机模块中运行的从状态机的事件进行状态操作的从状态机；第二消息总线层模块57，用于提供第二消息总线客户端，以支持所述ONU中的第二消息总线客户端的用户注册和订阅消息主题，发布和接收主题消息，其中，ONU中的第二消息总线客户端的用户是指具有消息中线客户端接口的模块，例如第二状态机模块，通过第二消息总线客户端，可以在OLT侧的消息总线服务器注册和订阅消息主题，发布和接收主题消息。
具体地，所述第二状态机模块56包括：
消息总线客户端接口，用于支持所述第二状态机模块作为所述ONU中的第二消息总线客户端的用户，在所述消息总线服务器注册和订阅消息主题，发布和接收主题消息；
网络管理控制服务端接口，用于支持所述第二状态机模块通过所述第 二消息总线层模块实现所述OLT与所述ONU之间通讯的服务规格和服务流标记；
网络控制器，用于所述第二状态机模块对所述ONU的传输网络进行NMC服务配置。
所述第二消息总线层模块57还包括：
网络管理控制客户端接口，用于支持支持消息总线中的服务规格(Service Spec)和服务流标记(Service Flow Tag)；
网络适配器，与所述ONU的第二传输网络58相连，可以支持服务器和客户端之间的远端和本地消息传送。
图5所示的CANopen协议层的模块构成中的网络管理控制客户端接口54用于与ONU的第二状态机模块56中的网络管理控制服务器接口相连，以同步读取第二状态机模块56中从状态机的状态信息和异步获取第二状态机模块56中从状态机的状态变化和事件，消息总线客户端接口55用于与ONU的第二消息总线层模块57中的消息总线服务器接口相连。以便第二CANopen应用模块50可以通过该消息总线客户端接口55订阅、发布主题消息，以及在消息总线服务器中进行消息主题的注册。
第三方面，以下将对CANopen NMT节点号和PON-CAN NMC节点号映射方法进行说明。
在一种可能的实现方式中，由于PON网络中每一ONU作为OLT的NMC(Network Management Control，网络管理控制)从节点，并且每一ONU还作为所述OLT的CANopen协议控制下的网络管理NMT从节点，因此，可以采用静态配置的方式将每一所述ONU的NMC节点号映射为NMT节点号。
第四方面，以下将对CANopen over PON-CAN总线架构的对象字典定义进行说明。
根据第三方面的描述，本公开实施例定义了一个CANopen NMT节点号和PON-CAN NMC节点号映射表，例如采用CANopen NMT节点号(1-127)为索引，放在对象字典通信配置文件(Communication Profile)部分中的1C81，这个地址可以根据应用系统的具体情况进行相应调整。该节点号映射表如下表1所示：
Figure PCTCN2019109257-appb-000001
Figure PCTCN2019109257-appb-000002
表1
此外，CANopen over PON-CAN总线架构的对象字典的字典厂商(manufacturer-specific functionality)的部分定义如下表2所示，该部分定义是与PON-CAN总线架构的数据服务规格相关的部分。
Figure PCTCN2019109257-appb-000003
表2
CANopen over PON-CAN总线架构的对象字典中通信配置文件(Communication Profile)的定义如下表3：
Figure PCTCN2019109257-appb-000004
Figure PCTCN2019109257-appb-000005
表3
第五方面，以下将对消息总线主题消息数据服务规格(PON-CAN Service Spec)在对象字典的定义和实现方法进行说明。
为了让CANopen的各种应用能在PON-CAN总线架构直接运行，本公开实施例中CANopen over PON-CAN总线架构可以完全遵循CANopen协议，可以采用和CANopen一样的对象字典定义，并增加CANopen over PON-CAN的相关内容。
例如，在一种可能的实现方式中，所述PON网络采用的CANopen的对象字典中包括CANopen协议定义的静态数据类型和复杂数据类型，以及新增复杂数据类型；所述新增复杂数据类型用于对主题消息数据的服务规格进行定量描述，包括以下至少一种描述：用于表征主题消息的条目数(Number of entries)的描述、表征版本号(Version)的描述、表征分发发布模式(Distribution Publish Mode)的描述、表征固定带宽(Fixed Bandwidth)的描述、表征保证带宽(Assured Bandwidth)的描述、表征最大带宽(Maximum Bandwidth)的描述。
表4是所述新增复杂数据类型的一种具体示意：
Figure PCTCN2019109257-appb-000006
表4
可选的，本公开实施例可以将对主题消息数据的服务规格的定义，放在字典对象数据类型(Object Dictionary Data Types)中给制造商特定的复杂数据类型(Manufacturer Specific Complex Data Types)预留的地址段0040-005F内的0050地址，如下表5所示。该存储地址也可以根据应用系统的具体情况进行相应调整。
Figure PCTCN2019109257-appb-000007
表5
进一步地，为简化起见，本公开实施例定义了一个统一的CANopen over PON-CAN控制通道消息主题来模拟CANopen环境下的广播总线，OLT和ONU均订阅控制通道消息主题，以便所述OLT和所述ONU直接发布和接收控制消息。NMC-M master和所有NMC-S slaves都可以直接发布和接受控制消息。
可选地，该控制通道传送的消息可以包括：
同步SYNC；
时间TIME；
紧急通讯EMCY；
NMT模块控制服务NMT Module Control Service；
NMT错误控制服务NMT Error Control Service；
NMT启动服务NMT Bootup Service；
读取PDO远程传输请求Read PDO Remote Transmission Request(RTR)；
可选地，该控制通道在传送的消息格式上，CANopen over PON-CAN总线架构可以通过把原始的CANopen消息去除帧起始(start of frame，SOF)、循环冗余校验(cyclic redundancy check，CRC)、帧结尾(end of frame，EOF)域后直接作为CANopen over PON-CAN的业务数据单元SDU。
具体地，该控制通道消息主题可以是“cop/m”，加上NMC主节点的ID作为前缀，NMC主节点的ID可以包括OLT LT卡的ID、波长端口的ID，例如，NMC主节点的ID可以为OLT LT card/Wavelength port，这样，该控制通道消息主题的全名即为“OLT LT card/Wavelength port/cop/m”。
可选地，控制通道消息主题的数据服务规格存储在对象字典通信模板的第一地址段内的第一地址，SDO消息主题的数据服务规格存储在对象字典通信模块第一地址段内的第二地址，PDO消息主题的数据服务规格存储在对象字典通信模块的第二地址段内的第三地址区间内。
例如，主题消息数据服务规格(Service Spec)，可以存储在对象字典通信模板(communication profile)部分的地址段1000–11FF中的1101地址，这个地址可以根据应用系统的具体情况进行相应调整。
SDO主题消息数据服务规格(Service Spec)存储在对象字典通信模板(communication profile)部分的地址段1000–11FF中的1100地址，其中，为简化起见，本公开实施例可以给CANopen over PON-CAN中所有SDO通道定义一个统一的主题消息数据服务规格(Service Spec)。
PDO主题消息数据服务规格(Service Spec)可以存储在对象字典厂商(manufacturer-specific functionality)部分的地址段2000–5FFF中的5A00–5BFF地址区间内。同样，为了简化起见，本公开实施例给CANopen over PON-CAN中每一个TPDO通道都定义一个独立的主题消息数据服务规格，这样，第n个TPDO通道的主题消息数据服务规格的Index即为5A00+n(1<＝n<＝512)。
第六方面，以下将对CANopen over PON-CAN总线架构上的消息格式进行说明。
下表6是本公开实施例定义的用于支持CANopen over PON-CAN总线架构的一种消息头的基本格式：
Figure PCTCN2019109257-appb-000008
Figure PCTCN2019109257-appb-000009
表6
如表6所示，该消息头格式第一个字节包括大小为4比特的消息头派发类型(Header Dispatch Type)和以及大小为4比特的消息头子类型(Header SubType)。
其中，Header Dispatch Type作为消息头的类别信息，其在一种可能的实现方式中，可以如表7所示：
Figure PCTCN2019109257-appb-000010
表7
进一步地，消息头派发类型(Header Dispatch Type)和消息头子类型(Header SubType)可以一起定义消息头类型(Header Type)，如下表8所示，消息头类型可以为：
Figure PCTCN2019109257-appb-000011
Figure PCTCN2019109257-appb-000012
表8
综上，CANopen over PON-CAN总线架构上的消息头如下表9所示：
Figure PCTCN2019109257-appb-000013
表9
其中，表9中的CANopen over PON-CAN服务类型(Service Type)和传送消息主题如下表10所示：
Figure PCTCN2019109257-appb-000014
表10
表9中的有效载荷格式(Payload Format)和传送消息主题如下表11所示：
Figure PCTCN2019109257-appb-000015
Figure PCTCN2019109257-appb-000016
表11
此外，本公开实施例还提供CANopen over PON-CAN总线架构上的消息主题，如下表12所示，包括：
Figure PCTCN2019109257-appb-000017
表12
第七方面，以下将对SDO消息主题与CANopen over PON-CAN总线架构上的传输通道的映射方法进行说明。
首先，OLT可以为每一个ONU的SDO通道发布一个相应的SDO消息主题，其中，消息主题名称中包括ONU的SDO通道的ID；所述每一个ONU为自己使用的SDO通道发布一个相应的SDO消息主题，其中，消息主题名称中包括该SDO通道的ID；其中，所述每一ONU订阅的消息主题是所述OLT为该ONU的SDO通道发布的相应SDO消息主题，且所述OLT订阅所述每一个ONU发布的SDO通道相应的SDO消息主题，从而建立起SDO消息主题SDO消息通道的连接号映射。其中，所述OLT和所述每一ONU利用消息总线节点间面向连接服务建立相应的SDO通道连接。
示例地，SDO的实现利用了消息总线节点间面向连接的消息通信服务。本公开实施例可以采用如下的CANopen SDO通道和消息主题的映射方法，如下表13所示：
Figure PCTCN2019109257-appb-000018
表13
其中，SDO使用客户端服务器模式建立起点到点的通讯并实现了对对象字典中条目的读写。对于NMC从节点作为SDO服务器NMC Slave(Server)，NMC主节点作为SDO客户端NMC Master(Client)的情况，可以将每一个NMC从节点的SDO发送通道(NMC Slave(Server)CAN Tx SDO)的ID映射成发布的消息主题名的最后两段(加上一个统一的cop前缀)，即得到“cop/s[SDOChanID]”，可选地，还可以在消息主题名称中加上NMC主节点的ID作为前缀，该NMC主节点的ID例如可以是OLT LT card/Wavelength port/，则消息主题名即为OLT LT card/Wavelength port/cop/s[SDOChanID]；
而NMC主节点发布的消息主题名的最后两段是cop/c[SDOChanID]，如果加上主节点ID作为前缀(OLT LT card/Wavelength port)，则消息主题名是OLT LT card/Wavelength port/cop/c[SDOChanID]，该消息主题会被映射到NMC从节点的SDO发送通道。这样NMC主节点发布的消息主题OLT LT card/Wavelength port/cop/c[SDOChanID]会和NMC从节点发布的消息主题OLT LT card/Wavelength port/cop/s[SDOChanID]配对，以提供NMC主节点和一个NMC从节点间有连接的消息通信服务。
其中，如前所述，本公开实施例可以给CANopen over PON-CAN总线架构上的所有SDO通道定义一个统一的主题消息数据服务规格(Service  Spec)，放在对象字典通信模板(communication profile)部分的地址段1000–11FF中的1100地址。
并且，用于SDO服务的CANopen over PON-CAN面向连接头，可以是在基本面向连接头(Basic Connection-Oriented Header)上增加上表9示出的消息头得到的。CANopen over PON-CAN面向连接头如下表14所示：
Figure PCTCN2019109257-appb-000019
表14
第八方面，基于第七方面描述的SDO消息主题与SDO通道的映射，以及用于SDO服务的CANopen over PON-CAN面向连接头，以下将对CANopen over PON-CAN总线架构上SDO的实现方法进行说明。
首先，说明SDO主题消息的发布和面向连接消息的通信建立过程，包括：
NMC Master(Client)，例如，作为OLT的NMC Master(Client)上的处理流程：
由OLT中的CANopen主适配器发布对应NMC从节点的消息主题“cop/c[SDOChanID]”，其中，该步骤可以是在NMC Master(Client)上的从状态机进入NMCSop状态(即与NMC操作相关的状态)，且该NMC从节点支持CANopen over PON-CAN的情况下执行的；
CANopen主适配器订阅对应的做为ONU的NMC Slave(Server)上的消息主题“cop/s[SDOChanID]”；
CANopen主适配器调用消息总线节点间面向连接的消息通信服务建立和相应NMC Slave(Server)的连接，同时建立到NMC Slave(Server)的连接号映射，该连接号映射具体可以参照第七方面中的描述以及表13。
NMC Slave(Server)上的处理流程：
由CANopen从适配器发布名称为“cop/s[SDOChanID]”的消息主题。 在CANopen从适配器发布该消息主题的时候会同时引用对象字典通信模板中存储的SDO通道主题消息数据服务规格，同理，该步骤可以是NMC Slave(Server)上的从状态机进入NMCSop状态，且该节点支持CANopen over PON-CAN的情况下执行；
CANopen从适配器订阅和本节点对应的名称为“cop/c[SDOChanID]”的消息主题；
CANopen从适配器发布调用消息总线节点间面向连接的消息通信服务建立和相应NMC Master(Client)的连接，同时建立到NMC Master(Client)的连接号映射。
基于上述建立的连接号映射，所述OLT向所述ONU发送SDO消息的步骤可以包括：
所述OLT的CANopen主适配器在收到所述OLT中的SDO层的SDO数据包发送请求时，根据SDO数据包中的SDO通道ID，找到相应的接收ONU以及相应的第一SDO消息主题名称，利用消息总线节点间面向连接服务将所述SDO数据包通过所述第一SDO消息主题传送到所述ONU；
所述OLT接收任一ONU发送的SDO消息的步骤可以包括：
所述OLT的CANopen主适配器在收到消息总线节点间面向连接服务上报的任一ONU在第二SDO消息主题传送的SDO数据包后，根据所述第二消息主题名称中的SDO通道ID，将所述SDO数据包传送到所述OLT中的SDO层。
示例地，仍以第七方面的举例进行说明，作为NMC Master(Client)的OLT向作为NMC Slave(Server)的ONU发送SDO消息的步骤：
所述OLT的CANopen主适配器响应于获取到所述OLT中的SDO的用于在第一SDO消息主题上向任意ONU发送SDO数据包的请求，根据所述第一SDO消息主题名称中的SDO接收通道的ID，利用消息总线节点间面向连接服务将所述SDO数据包传送到所述任意ONU的所述SDO接收通道；
作为NMC Master(Client)的OLT接收任一作为NMC Slave(Server)的ONU发送的SDO消息的步骤：
所述OLT的CANopen主适配器在收到消息总线节点间面向连接服务上报的任一ONU在第二SDO消息主题传送的SDO数据包后，根据所述第二消息主题名称中的该ONU的SDO发送通道的ID，将所述SDO数据包传送到所述OLT中的SDO层。
作为NMC Slave(Server)的ONU向作为NMC Master(Client)的OLT发送SDO消息的步骤：
ONU的CANopen从适配器在收到SDO层的发送请求时，可以根据到NMC Master(Client)的连接号映射，利用消息总线节点间面向连接服务把 SDO数据包传送到NMC Master(Client)。
作为NMC Slave(Server)的ONU接收作为NMC Master(Client)的OLT发送的SDO消息的步骤：
ONU的CANopen从适配器在收到消息总线节点间面向连接服务上报的SDO数据包后，会根据到NMC Master(Client)的连接号映射，把数据包传送到SDO层。
第九方面，以下将说明PDO消息主题与CANopen over PON-CAN总线架构上的传输通道的映射方法。
首先，ONU的CANopen从适配器可以建立有双向映射关系，所述双向映射关系是ONU的用于发送PDO的消息主题名称与所述ONU的发送PDO的TPDO通道的ID之间的映射；
所述OLT的CANopen主适配器以及任意ONU的CANopen从适配器共用一个PDO通道远程发送请求消息主题，用于让所述OLT的CANopen主适配器以及该ONU的CANopen从适配器发送对任何一个PDO通道的远程发送请求。
示例地，本公开实施例中对于PDO的实现直接利用了消息总线的消息通信服务，TPDO通道和消息主题的映射方法可以如下表15所示：
PDO发送通道ID 消息主题名称
1 “p1”
2 “p2”
… …
1FF “p1FF”
200 “p200”
表15
如表15所示，本公开实施例是将TPDO通道号直接映射成消息主题名称的最后两段(加上一个统一的cop前缀)“cop/p[PDOChanID]”。可选地，可以再加上NMC主节点的ID作为消息主题名称的前缀，例如该NMC主节点的ID为OLT LT card/Wavelength port，则消息主题名称即为OLT LT card/Wavelength port/cop/p[PDOChanID]。
采用此种映射方法，可以使得TPDO通道号对应的发布消息主题名称保持不变，主题名称不会随TPDO通道在不同NMC从节点之间的动态分配而变化。
如前所述，本公开实施例可以为CANopen over PON-CAN中每一个TPDO通道都定义一个独立的主题消息数据服务规格，放在对象字典厂商(manufacturer-specific functionality)部分的地址段2000–5FFF中的5A00–5BFF地址区间内，在创建相应消息主题时，可以通过索引Index＝5A00+n(1<＝n<＝512)检索，直接引用主题消息数据服务规格。并且，PDO消息的消息头可以直接表9所示的消息头。
基于上述TPDO通道和消息主题的映射方法，下面说明TPDO通道的消息主题的发布和建立过程，其中，PDO传输采用生产者消费者通信模式，包括：
PDO消费者侧的处理流程：
PDO消费者发送远程发送请求的消息主题“cop/m”，例如该PDO消费者为NMC主节点的情况下，由NMC主节点的CANopen主适配器发布相应的消息主题“cop/m”，并在发布该消息主题的同时引用对象字典通信模版部分中存储的远程发送请求消息主题的服务规格；
例如该PDO消费者为NMC从节点的情况下，NMC从节点的CANopen从适配器发布相应的消息主题“cop/m”，并在发布该消息主题的同时引用对象字典通信模版部分中存储的远程发送请求消息主题的服务规格；
进一步地，CANopen主适配器和CANopen从适配器使能对本节点对象字典的RPDO通信参数区域(1400–15FF)扫描，对每一个子数据项计数大于零的RPDO通道，进行如下初始处理：
如果本节点的COB-ID比特31为零，根据COB-ID对应的PDO接收通道ID(也视为PDO发送通道ID)，以及前述PDO发送通道和消息主题的映射方法，订阅主题名称为“cop/p[PDOChanID]”的消息主题；
建立消息主题“cop/p[PDOChanID]”和COB-ID对应的PDO接收通道ID之间的双向映射关系；
在CANopen从适配器收到从NMC主节点来的，对本节点对象字典的RPDO通信参数区域(1400–15FF)的任何一个RPDO通道的数据项进行写操作时，如果子数据项计数大于零，则进行以下处理：
如果COB-ID的比特31为零，根据COB-ID对应的PDO发送通道ID，以及前述PDO发送通道和消息主题的映射方法，进行如下处理：
如果本节点的消息主题“cop/p[PDOChanID]”和PDO接收通道ID之间的映射关系已经存在，且该映射关系中的PDO接收通道ID，与COB-ID实际对应的PDO接收通道ID一致，则不需要进一步处理；
如果本从节点的消息主题“cop/p[PDOChanID]”和PDO接收通道ID之间的映射关系完全不存在，则进行同上文的初始处理，以建立消息主题“cop/p[PDOChanID]”和COB-ID对应的PDO接收通道ID之间的双向映射关系；
如果本节点的消息主题“cop/p[PDOChanID]”和PDO接收通道ID之间的映射关系已经存在，但该映射关系中的PDO接收通道ID，与COB-ID实际对应的PDO接收通道ID不一样(COB-ID是动态分配的，同一COB-ID在不同时间段可能分配给不同的PDO通道)，则需要清除旧的双向映射关系(包括取消对旧的消息主题的订阅)，再进行同上文所述的初始处理。
PDO生产者侧的处理流程：
例如NMC从节点作为PDO生产者，由NMC从节点的CANopen从适配器使能对本节点对象字典的TPDO通信参数区域(1800-19FF)扫描，对每一个子数据项计数大于零的TPDO通道，进行如下初始处理：
如果COB-ID比特31为零，根据COB-ID对应的PDO发送通道ID，以及前述PDO发送通道和消息主题的映射方法，发布主题名称为“cop/p[PDOChanID]”的消息主题，并在发布该消息主题的同时引用对象字典厂商部分中存储的PDO发送通道主题消息数据服务规格，提供相应的数据传输服务
建立消息主题“cop/p[PDOChanID]”和COB-ID对应的TPDO Channel No之间的双向映射关系；
在CANopen从适配器收到从NMC主节点来的，对本节点对象字典的TPDO通信参数区域(1800-19FF)的任何一个TPDO通道的数据项进行写操作时，如果子数据项计数大于零，则进行如下操作：
如果COB-ID比特31为零，根据COB-ID对应的PDO发送通道ID，以及前述PDO发送通道和消息主题的映射方法，进行如下处理：
如果本节点的消息主题“cop/p[PDOChanID]”和PDO发送通道ID之间的映射关系已经存在，且该映射关系中的PDO发送通道ID，与COB-ID实际对应的PDO发送通道ID一致，则不需要进一步处理；
如果本节点的消息主题“cop/p[PDOChanID]”和PDO发送通道ID之间的映射关系完全不存在，则进行同上文的初始处理，以建立消息主题“cop/p[PDOChanID]”和COB-ID对应的PDO发送通道ID之间的双向映射关系；
如果本节点的消息主题“cop/p[PDOChanID]”和PDO发送通道ID之间的映射关系已经存在，但该映射关系中的PDO发送通道ID，与COB-ID实际对应的PDO发送通道ID不一样，则需要清除旧的双向映射关系(包括取消旧的消息主题发布)，再进行同上文所述的初始处理。
此外，值得说明的是，在CANopen从适配器接收到从NMC主节点来的，对本节点对象字典厂商部分中相应的TPDO通道主题消息数据服务规格的数据项进行写操作时，如果这个主题消息数据服务规格正在被使用，应该取消旧的消息主题发布，并根据新的主题消息数据服务规格，重新发布相应的消息主题。
第十方面，以下将对CANopen over PON-CAN总线架构上PDO的实现方法进行说明。
基于上述双向映射关系，所述OLT接收到PDO数据的处理流程可以包括：
所述OLT的CANopen主适配器以及任意ONU的CANopen从适配器对本节点对象字典的RPDO通信参数区域扫描，对扫描到的每一个子数据项 计数大于零的接收PDO的RPDO通道，确认已经订阅所述双向映射关系中和该PDO通道对应的消息主题，并在没有订阅的时候进行订阅；
所述OLT的CANopen主适配器以及任意所述ONU的CANopen从适配器在从本节点订阅的PDO通道对应的消息主题接收到PDO数据消息的时候，将所述PDO数据传送到本节点的PDO层，例如，将所述PDO数据加上重新生成的SOF，CRC，EOF域按CANopen的格式传送到本节点的PDO层；
如果所述OLT的CANopen主适配器以及任意所述ONU的CANopen从适配器在对本节点对象字典的RPDO通信参数区域扫描的过程中发现CANopen协议层取消了从一个RPDO通道接收PDO数据，则取消订阅所述双向映射关系中和该RPDO通道对应的消息主题；
任意所述ONU的CANopen从适配器在收到从所述OLT的CANopen主适配器对本节点对象字典的RPDO通信参数区域的写操作时，如果发现CANopen协议层取消了从一个RPDO通道接收PDO数据，则取消订阅所述双向映射关系中和该RPDO通道对应的消息主题；如果发现CANopen协议层添加了从一个RPDO通道接收PDO数据，则订阅所述双向映射关系中和该RPDO通道对应的消息主题。
ONU发送PDO数据包的处理流程可以包括：
任意ONU的CANopen从适配器对本节点对象字典的TPDO通信参数区域扫描，对扫描到的每一个子数据项计数大于零的TPDO通道，确认已经发布的所述双向映射关系中和该TPDO通道对应的消息主题，并在没有发布的时候进行发布；
所述ONU的CANopen从适配器在从所述ONU的PDO层接收到TPDO通道的PDO数据发送请求时，则将所述PDO数据发布到所述双向映射关系中与该TPDO通道对应的消息主题，例如，将PDO数据去掉SOF，CRC，EOF域后按CANopen over PON-CAN的消息格式进行发布；
如果所述ONU的CANopen从适配器在对本节点对象字典的TPDO通信参数区域扫描的过程中发现CANopen协议层取消了从一个TPDO通道发送PDO数据，则取消发布所述双向映射关系中和该TPDO通道对应的消息主题；
在所述ONU的CANopen从适配器在收到从所述OLT的CANopen主适配器对本节点对象字典的TPDO通信参数区域的写操作时，如果发现CANopen协议层取消了从一个TPDO通道发布PDO数据，则取消发布所述双向映射关系中和该TPDO通道对应的消息主题；如果发现CANopen协议层添加了从一个新的TPDO通道发布PDO数据，则发布所述双向映射关系中和该TPDO通道对应的消息主题。
本公开实施例还提供一种用于PON网络的装置，该装置被配置为上述 PON网络中的作为网络管理控制主设备的OLT。
本公开实施例还提供一种用于PON网络的方法，该方法的执行主体例如可以是上述OLT，所述PON网络包括：作为网络管理控制主设备的光线路终端OLT，以及作为网络管理控制从设备的至少一个光网络单元ONU，如图7所示，所述方法包括：
S701、PON网络中的OLT接收至少一个ONU发送的接入请求。
S702、所述OLT向所述ONU返回用于对所述ONU进行配置的配置请求。
S703、所述OLT在接收到所述ONU返回的用于表征配置完成的消息时，与所述ONU建立通讯连接。
例如所述OLT与所述ONU可以通过三次握手建立通讯连接。
S704、所述OLT基于与所述ONU建立的通讯连接向所述ONU发布主题消息，和/或接收所述ONU发布的主题消息。
可选地，所述PON网络可以与CAN总线组成PON-CAN总线架构，该PON-CAN总线架构可以应用于机器人系统。
值得说明的是，ONU接入OLT以及与OLT建立通讯过程，OLT与ONU之间的控制通道消息主题、SDO消息主题的传送、PDO消息主题的传送等均可以参照上述对PON网络的说明，此处不再赘述。
本公开实施例还提供一种PON网络的装置，该装置被配置为上述PON网络中的作为网络管理控制从设备的ONU。
本公开实施例还提供一种用于PON网络的方法，该方法的执行主体例如可以是上述ONU，所述PON网络包括：作为网络管理控制主设备的光线路终端OLT，以及作为网络管理控制从设备的至少一个光网络单元ONU，如图8所示，所述方法包括：
S801、PON网络中的至少一个ONU向OLT发送的接入请求。
S802、所述ONU接收用于对所述ONU进行配置的配置请求，并根据所述配置请求进行配置。
S803、所述ONU向所述OLT返回用于表征配置完成的配置响应。
S804、所述ONU与所述OLT建立通讯连接。
S805、所述ONU基于与所述OLT建立的通讯连接向所述OLT发布主题消息，和/或接收所述OLT发布的主题消息。
结合OLT和ONU两侧的方法步骤，图9示出了PON网络初始配置的过程，图10示出了OLT向ONU发送PDO数据的过程，图中涉及到的相关步骤均已在上述实施例中进行描述，此处不再赘述。
本公开实施例还提供一种机器人系统，其特征在于，所述机器人系统包括以上实施例中提供的PON网络，该机器人系统例如可以是工业自动化机器人系统。
如图1所示，机器人系统中的上位机可以作为PON-CAN总线架构中的OLT。而中位机系统、电源管理系统、下位机控制系统、各个肢体关节的伺服系统、各个肢体关节相应的终端设备，可以位于与PON-CAN总线架构的光纤总线连接的下一级网络。
采用本公开实施例提供的机器人系统，机器人系统的各控制设备以及终端可以通过PON-CAN总线架构连接起来，由于虚拟总线的存在，该PON-CAN总线架构的节点扩展性强，因此可以根据系统实际需要连接多个机器人拓扑终端，解决现有机器人总线系统中节点受限问题，且保证了在节点不断增加的情况下也可以满足高速率的传输要求。
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (17)

  1. 一种PON网络，其特征在于，所述PON网络包括：
    作为网络管理控制主设备的光线路终端OLT；以及
    作为网络管理控制从设备的至少一个光网络单元ONU；
    其中，所述OLT中部署有CANopen协议层，所述ONU中部署有CANopen协议层，使得所述OLT作为CANopen的网络管理NMT主节点，并使得每一所述ONU作为CANopen的NMT从节点以运行基于CANopen的应用。
  2. 根据权利要求1所述的PON网络，其特征在于，所述OLT包括第一CANopen应用模块、服务数据对象SDO层、过程数据对象PDO层、CANopen主适配器、网络管理控制客户端接口以及消息总线客户端接口；
    所述第一CANopen应用模块包括配置管理模块，用于配置每一个所述NMT从节点上的基于CANopen的应用；
    所述CANopen主适配器与所述SDO层、所述PDO层、所述第一CANopen应用模块、所述网络管理控制客户端接口和所述消息总线客户端接口连接；
    所述网络管理控制客户端接口用于与所述OLT的状态机模块中的网络管理控制服务器接口相连，所述消息总线客户端接口用于与所述OLT的消息总线层模块中的消息总线服务器接口相连。
  3. 根据权利要求1所述的PON网络，其特征在于，所述ONU包括第二CANopen应用模块、SDO层、PDO层、CANopen从适配器、网络管理控制客户端接口以及消息总线客户端接口；
    所述第二CANopen应用模块与所述CANopen从适配器、所述SDO层和所述PDO层相连，用于运行基于CANopen的应用；
    所述CANopen从适配器与所述SDO层、所述PDO层、所述网络管理控制客户端接口和所述消息总线客户端接口相连；
    所述网络管理控制客户端接口用于与所述ONU的状态机模块中的网络管理控制服务器接口相连，所述消息总线客户端接口用于与所述ONU的消息总线层模块中的消息总线服务器接口相连。
  4. 根据权利要求1-3任一项所述的PON网络，其特征在于，每一所述ONU作为所述OLT的网络管理控制NMC从节点，以及每一所述ONU作为所述OLT的CANopen协议控制下的网络管理NMT从节点；
    其中，所述PON网络采用静态配置的方式将每一所述ONU的NMC节点号映射为NMT节点号。
  5. 根据权利要求1-3任一项所述的PON网络，其特征在于，所述PON网络采用的CANopen的对象字典中包括CANopen协议定义的静态数据类型和复杂数据类型，以及新增复杂数据类型；
    所述新增复杂数据类型用于对主题消息数据的服务规格进行定量描述，包括以下至少一种描述：
    用于表征消息主题的条目数的描述，表征版本号的描述，表征分发发布模式的描述，表征固定带宽的描述，表征保证带宽的描述，表征最大带宽的描述。
  6. 根据权利要求1-3任一项所述的PON网络，其特征在于，所述OLT和所述ONU均订阅控制通道消息主题，所述控制通道消息主题模拟CANopen协议下的广播总线，用于所述OLT和所述ONU发布和接收控制消息。
  7. 根据权利要求6所述的PON网络，其特征在于，所述控制通道消息主题的数据服务规格存储在对象字典通信模板的第一地址段内的第一地址，SDO消息主题的数据服务规格存储在对象字典通信模块第一地址段内的第二地址，PDO消息主题的数据服务规格存储在对象字典通信模块的第二地址段内的第三地址区间内。
  8. 根据权利要求2或3所述的PON网络，其特征在于，所述OLT为每一个ONU的SDO通道发布一个相应的SDO消息主题，其中，消息主题名称中包括ONU的SDO通道的ID；
    所述每一个ONU为自己使用的SDO通道发布一个相应的SDO消息主题，其中，消息主题名称中包括该SDO通道的ID；
    其中，所述每一ONU订阅的消息主题是所述OLT为该ONU的SDO通道发布的相应SDO消息主题，且所述OLT订阅所述每一个ONU发布的SDO通道相应的SDO消息主题；
    所述OLT和所述每一ONU利用消息总线节点间面向连接服务建立相应的SDO通道连接。
  9. 根据权利要求8所述的PON网络，其特征在于，所述OLT向所述ONU发送SDO消息的步骤包括：
    所述OLT的CANopen主适配器在收到所述OLT中的SDO层的SDO数据包发送请求时，根据SDO数据包中的SDO通道ID，找到相应的接收ONU以及相应的第一SDO消息主题名称，利用消息总线节点间面向连接服务将所述SDO数据包通过所述第一SDO消息主题传送到所述ONU；
    所述OLT接收任一ONU发送的SDO消息的步骤包括：
    所述OLT的CANopen主适配器在收到消息总线节点间面向连接服务上报的任一ONU在第二SDO消息主题传送的SDO数据包后，根据所述第二消息主题名称中的SDO通道ID，将所述SDO数据包传送到所述OLT中的SDO层。
  10. 根据权利要求2或3所述的PON网络，其特征在于，ONU的CANopen从适配器还建立有双向映射关系，所述双向映射关系是ONU的用于发送 PDO的消息主题名称与所述ONU的发送PDO的TPDO通道的ID之间的映射；
    所述OLT的CANopen主适配器以及任意ONU的CANopen从适配器共用一个PDO通道远程发送请求消息主题，用于让所述OLT的CANopen主适配器以及该任意ONU的CANopen从适配器发送对任何一个PDO通道的远程发送请求。
  11. 根据权利要求10所述的PON网络，其特征在于，所述OLT接收到PDO数据的处理流程包括：
    所述OLT的CANopen主适配器以及任意ONU的CANopen从适配器对本节点对象字典的RPDO通信参数区域扫描，对扫描到的每一个子数据项计数大于零的接收PDO的RPDO通道，确认已经订阅所述双向映射关系中和该PDO通道对应的消息主题，并在没有订阅的时候进行订阅；
    所述OLT的CANopen主适配器以及任意所述ONU的CANopen从适配器在从本节点订阅的PDO通道对应的消息主题接收到PDO数据消息的时候，将所述PDO数据传送到本节点的PDO层；
    如果所述OLT的CANopen主适配器以及任意所述ONU的CANopen从适配器在对本节点对象字典的RPDO通信参数区域扫描的过程中发现CANopen协议层取消了从一个RPDO通道接收PDO数据，则取消订阅所述双向映射关系中和该RPDO通道对应的消息主题；
    任意所述ONU的CANopen从适配器在收到从所述OLT的CANopen主适配器对本节点对象字典的RPDO通信参数区域的写操作时，如果发现CANopen协议层取消了从一个RPDO通道接收PDO数据，则取消订阅所述双向映射关系中和该RPDO通道对应的消息主题；如果发现CANopen协议层添加了从一个RPDO通道接收PDO数据，则订阅所述双向映射关系中和该RPDO通道对应的消息主题。
  12. 根据权利要求10所述的PON网络，其特征在于，ONU发送PDO数据包的处理流程包括：
    任意ONU的CANopen从适配器对本节点对象字典的TPDO通信参数区域扫描，对扫描到的每一个子数据项计数大于零的TPDO通道，确认已经发布的所述双向映射关系中和该TPDO通道对应的消息主题，并在没有发布的时候进行发布；
    所述ONU的CANopen从适配器在从所述ONU的PDO层接收到TPDO通道的PDO数据发送请求时，则将所述PDO数据发布到所述双向映射关系中与该TPDO通道对应的消息主题；
    如果所述ONU的CANopen从适配器在对本节点对象字典的TPDO通信参数区域扫描的过程中发现CANopen协议层取消了从一个TPDO通道发送PDO数据，则取消发布所述双向映射关系中和该TPDO通道对应的消息 主题；
    在所述ONU的CANopen从适配器在收到从所述OLT的CANopen主适配器对本节点对象字典的TPDO通信参数区域的写操作时，如果发现CANopen协议层取消了从一个TPDO通道发布PDO数据，则取消发布所述双向映射关系中和该TPDO通道对应的消息主题；如果发现CANopen协议层添加了从一个新的TPDO通道发布PDO数据，则发布所述双向映射关系中和该TPDO通道对应的消息主题。
  13. 一种用于PON网络的装置，其特征在于，所述装置被配置为如权利要求1-12任一项所述的PON网络中的OLT。
  14. 一种用于PON网络的装置，其特征在于，所述装置被配置为如权利要求1-12任一项所述的PON网络中的ONU。
  15. 一种用于PON网络的方法，所述PON网络包括：作为网络管理控制主设备的光线路终端OLT；以及作为网络管理控制从设备的至少一个光网络单元ONU，其特征在于，所述方法包括：
    所述OLT接收至少一个ONU发送的接入请求；
    所述OLT向所述ONU返回用于对所述ONU进行配置的配置请求；
    所述OLT在接收到所述ONU返回的用于表征配置完成的消息时，与所述ONU建立通讯连接；
    所述OLT基于与所述ONU建立的通讯连接向所述ONU发布主题消息，和/或接收所述ONU发布的主题消息。
  16. 一种用于PON网络的方法，所述PON网络包括：作为网络管理控制主设备的光线路终端OLT；以及作为网络管理控制从设备的至少一个光网络单元ONU，其特征在于，所述方法包括：
    所述PON网络中的至少一个ONU向OLT发送的接入请求；
    所述ONU接收用于对所述ONU进行配置的配置请求，并根据所述配置请求进行配置；
    所述ONU向所述OLT返回用于表征配置完成的配置响应；
    所述ONU与所述OLT建立通讯连接；
    所述ONU基于与所述OLT建立的通讯连接向所述OLT发布主题消息，和/或接收所述OLT发布的主题消息。
  17. 一种机器人系统，其特征在于，所述机器人系统包括权利要求1-12任一项所述的PON网络。
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