CANopen的相关学习

CANopen是一种架构在控制局域网路(Controller Area Network, CAN)上的高层通讯协定，包括通讯子协定及设备子协定常在嵌入式系统中使用，也是工业控制常用到的一种现场总线。

由于CAN总线只定义了物理层和数据链路层，并没有定义应用层，因此需要CANopen通信协议来统一度量，把各种设备标准化。CANopen 实现了OSI模型中的网络层以上(包括网络层)的协定。

标准的 CANopen 页框:

CANopen 将 CANbus 的 11 位元 ID 称为通讯对象 ID (COB-ID)。分为 4 位元的功能码及 7 位元的 CANopen 节点 ID。

7 位元的 ID 共有 128 种不同的组合，其中 ID 0 不使用，因此一个 CANopen 网络上最多允许 127 台设备。

应用CANopen时，需要传递的配置信息和应用信息都放在过程数据对象PDO（Process data object）和服务数据对象SDO（Service data object）

过程数据对象(PDO)服务

PDO分为TPDO和RPDO

PDO属于过程数据，单向传输，无需接收节点回应CAN报文来确认，属于“生产消费”模型

一个节点分别有 4 个 TPDO 及 4 个 RPDO 。

PDO的触发方式：

• 事件触发Event：

当数据变化时，立刻发送出去，不需要等待主机轮训才发送，所以实时性好，而且避免重复数据占用大量总线占用资源，就像数据压缩了一样。事件驱动类型的RPDO可立即处理收到的数据。

• 远程请求或轮询RTR：

此方式就像485通信一样，主控主动远程请求或者轮询，子设备才发送PDO。因为市面上有一些不支持远程帧的CAN控制器，不建议使用。

• 同步传输SYNC：

CAN总线上有一个设备作为SYNC信号的生产者，其他设备作为消费者。生产者和消费者都又SYNC计数功能，消费者计数到一定时（1~240），自动发送PDO。

• if(同步传输&&事件触发)：

顾名思义，不仅满足定时还满足事件触发，才发送PDO。

服务数据对象SDO

服务数据对象用于读写节点的对象字典，现只实现SDO下载和上传的全速模式，不支持正常模式也不支持块下载和上传，因为数据量不大，实现的功能足够用，SDO全速下载和上传采用应答式服务，由监控终端向节点发送服务请求，由节点返回应答。

SDO属于服务数据，“服务器客户端”模型，轮询式

SDO传送机制：

加速传送（Expedited transfer）：最多传输4字节数据

分段传送（Segmented transfer）：传输数据长度大于4字节

块传送（Block transfer）：当传送数据长度大于4字节时，多个分段只由一个确认报文应答以增加总线吞吐量

对象字典OD

CANopen 设备都需要具备对象字典（Obiect Dictionary），用来设定设备组态及进行非即时的通讯。

是一个有序的对象组，每个对象采用一个16位的索引值来寻址，为了允许访问数据结构中的单个元素，同时定义了一个8位的子索引。

三个子协议：

通信子协议描述对象字典的主要形式，以及对象字典中的通信对象和参数。适用于所有的CANopen设备，索引值范围为0x1000~0x1FFF

制造商自定义子协议根据需求定义对象字典项，索引值范围为0x2000~0x5FFF

设备子协议为各种不同类型的设备定义对象字典中的对象，其索引值范围为0x6000~0x9FFFF