6.1 CANopen协议

6.1CANopen协议CANopenCAL其稳定性、实时性、抗干扰性好，应用场合广泛：CANopen在20世纪90年代基于CAL发展而来的子协议CANopen运动控制电机驱动工程机械船舶海运……目录CANopen协议简介CANopen对象字典CANopen通信CANopen预定义连接CANopen网络结构CANopen协议简介通信CANopen协议通常分为用户应用层、对象字典以及通信3部分，各部分规定了不同的内容。网络管理对象服务数据对象过程数据对象预定义报文或特殊功能对象对象字典用户应用层应用对象通信子协议制造商自定义子协议设备子协议由子协议描述通信网络管理对象服务数据对象过程数据对象预定义报文或特殊功能对象用户应用层应用对象CANopen协议简介定义CANopen协议通信规则以及与CAN控制器驱动之间的对应关系。包含描述设备及其网络行为的所有参数。用户根据实际的需求编写应用对象。CAN-bus对象字典通信子协议制造商自定义子协议设备子协议由子协议描述进程CANopen协议通常分为用户应用层、对象字典以及通信3部分，各部分规定了不同的内容。目录CANopen协议简介CANopen对象字典CANopen通信CANopen预定义连接CANopen网络结构对象字典CANopen对象字典（ObjectDictionary，OD）就是一个有序的对象组，每个对象采用16为索引寻址，并定义8位子索引方便对象内的单个元素访问。对象字典项举例：通信参数对象1800h索引子索引名称类型值权限1800h00h入口数U805hro01h发送PDO标识U32180h+NodeIDrw02h传输类型U1600hrw03hReserved————rw04heventtimeU160000hrw对象字典CANopen对象字典（ObjectDictionary，OD）由一系列的子协议来描述，按协议的定义者分有：核心描述子协议其它子协议由CIA组织编写，描述CANopen协议应用层和通信结构，编号DS301。由不同应用行业起草，是对DS301的补充与扩展形成的CANopen设备子协议，编号为DS4XX。CANopen子协议CANopen协议包含许多子协议，主要分为以下3类：通信子协议制造商自定义子协议设备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CANopen设备，其索引值范围0x1000~0x1FFF。制造商根据需求定义特殊功能协议来定义对象字典项，其索引值范围为0x2000~0x5FFF。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0x6000~0x9FFF。DS401I/O模块子协议DS402运动控制子协议目录CANopen协议简介CANopen对象字典CANopen通信CANopen预定义连接CANopen网络结构CANopen通信对象网络管理对象服务数据对象过程数据对象预定义报文或特殊功能对象CANopen协议中主要定义的对象：网络管理对象NMT从站状态机网络管理对象NMT(NetworkManagementT)负责层管理、网络管理和ID分配，所有的CANopen设备都必须支网络管理(NMT)从站状态机。初始化在上电或复位后，设备进入初始化状态。初始化完后，设备自动进入试运行状态，发送启动消息。试运行ID|Boot-up运行停止接收NMT报文后CANopen设备被强制转到指定的NMT状态。CANopenNMT从站状态机网络管理对象NMT协议NMT主站发送NMT报文，用于激活的从站设备，使其进入指定的NMT状态。NMT主站NMT从站2NMT从站1NMT从站3CANopenNMT主从站拓扑结构ID=0byte1=命令字byte2=节点号NMT对象结构NMT报文CANopen网络中只有一个NMT主站一个或多个NMT从站命令字NMT服务1启动节点2停止节点128进入试运行129复位节点130复位通信CANopen通信对象网络管理对象服务数据对象过程数据对象预定义报文或特殊功能对象CANopen协议中主要定义的对象：ID1|请求服务数据对象服务数据对象SDO(ServiceDataObject)主要用于主节点对从节点的参数配置。客户机（主节点）服务器（从节点）SDO通讯ID2|响应应答客户机的请求…Bute0=命令字Byte1~2=对象索引byte3=对象子索引客户机-服务器SDO结构Byte4~7=…Bute0=命令字Byte1~7=最大7字节的数据服务器-客户机SDO结构通过索引访问服务器的对象字典CANopen通信对象网络管理对象服务数据对象过程数据对象预定义报文或特殊功能对象CANopen协议中主要定义的对象：过程数据对象过程数据对象PDO(ProcessDataObject)用于传输实时数据，数据长度为1~8字节，数据内容由通信对象编号(COB-ID)定义。CAN-busPDO生产者PDO消费者1PDO消费者2CAN-ID1~8字节数据PDO结构过程数据对象每个PDO在对象字典中用PDO通信参数和映射参数两个对象描述。PDO通信参数：定义设备使用的COB-ID、传输类型、定时周期PDO映射参数：包含对象字典中的对象列表，这些对象映射到相应的PDO，包括数据的长度接收PDO通信参数对象索引：0X1400~0X15FF发送PDO通信参数对象索引：0X1800~0X19FF接收PDO映射参数对象索引：0X1600~0X17FF发送PDO映射参数对象索引：0X1A00~0X1BFFPDO的传输方式同步传输PDO发送方远程帧/特定事件触发，并收到同步报文后才发送PDO异步传输PDO发送方同步对象(Sync)触发Sync发送方SyncPDOPDO发送方远程帧/特定事件触发SyncPDOCANopen通信对象网络管理对象服务数据对象过程数据对象预定义报文或特殊功能对象CANopen协议中主要定义的对象：预定义报文或特殊功能对象预定义报文或特殊功能对象为CANopen设备定义特殊的功能，方便主站对从站的管理，主要有以下的特殊报文：同步(Sync)时间标识紧急事件主要实现整个网络的同步传输，作为PDO的触发参数。为各个节点提供公共的时间参考。用于发送设备内部错误代码。节点/寿命保护启动报文主节点通过节点保护获取从节点的状态，从节点通过寿命保护获取主节点的状态。从节点初始化后发送该报文进入预操作状态。目录CANopen协议简介CANopen对象字典CANopen通信CANopen预定义连接CANopen网络结构CANopen预定义连接集•缺省ID分配表是基于11位CAN－IDCAN帧ID109876543210注意：Node-ID由系统集成商定义，例如通过设备上的拨码开关设置Node-ID范围是1~127（0不允许被使用）CANopen定义了强制性的缺省标识符分配表，以减小简单网络的组态工作量。功能码节点号预定义主/从连接集CAN标识符分配表CANopen预定义主/从连接集的广播对象对象功能码（ID-bits10-7）COB-ID通讯参数在OD中的索引不需要确认的NMT模块控制服务0000000H---同步(SYNC)0001080H1005H,1006H,1007H时间标识TIMESSTAMP0010100H1012H,1013H预定义主/从连接集CAN标识符分配表CANopen主/从连接集的对等对象对象功能码（ID-bits10-7）COB-ID通讯参数在OD中的索引紧急0001081H-0FFH1024H,1015HPDO1(发送)0011181H-1FFH1800HPDO1(接收)0100201H-27FH1400HPDO2(发送)0101281H-2FFH1801HPDO2(接收)0110301H-37FH1401HPDO3(发送)0111381H-3FFH1802HPDO3(接收)1000401H-47FH1402HPDO4(发送)1001481H-4FFH1803HPDO4(接收)1010501H-57FH1403HSDO(发送/服务器)1011581H-5FFH1200HSDO(接收/客户)1100601H-67FH1200HNMTErrorControl1110701H-77FH1016H-1017H目录CANopen协议简介CANopen对象字典CANopen通信CANopen预定义连接CANopen网络结构CANopen网络典型结构主节点从节点1从节点2从节点4网关设备串行设备从节点3CANbus