CANopen通信协议简介

概述CANopen是建立在控制局域网（CAN）上的高级通信协议。它包括通信子协议和设备子协议，它们经常在嵌入式系统中使用。
它也是工业控制中常用的现场总线。 。
CANopen在OSI模型中的网络层（包括网络层）之上实现协议。 CANopen标准包括寻址方案，几个小型通信子协议以及由设备子协议定义的应用程序层。
CANopen支持网络管理，设备监视和节点之间的通信，包括一个简单的传输层，可以处理分段的数据传输和组合。一般而言，数据链路层和物理层将由CAN实现。
除了CANopen之外，还有其他通信协议（例如EtherCAT）实现CANopen的设备子协议。基本CANopen设备和通信协议在AutomaTIon（CiA）草案标准301中的CAN中定义。
单个设备的子协议基于CiA 301，然后进行扩展。例如用于I / O模块的CiA401和用于运动控制的CiA402。
设备型号以下是所有CANopen设备必须具备的功能：通讯单元它处理与网络上其他模块进行通讯所需的通讯协议。设备的启动和重置由状态机控制。
状态机需要包括以下状态：初始化，运行前，运行和已停止。当收到网络管理（NMT）通信对象时，状态机将转换为相应的状态。
对象字典是具有16位索引的变量数组。每个变量可以（但不是必须）具有8位子索引（Subindex）。
变量可用于调整设备的配置，也可对应于设备测量的数据或设备的输出。当状态机设置为“可操作”时，设备的应用程序部分将实现设备的预期功能。
该部分可以通过对象字典中的变量进行调整，并且数据可以通过通信层进行发送或接收。对象字典CANopen设备都需要具有一个对象字典，该对象字典用于设置设备配置和执行非即时通信。
对象字典的条目定义如下：索引：对象的16位地址。对象名称：代表对象的符号类型，可以是数组，记录或变量。
名称：描述此条目的字符串。类型：变量的数据类型。
属性：提供有关此条目是否可读/可写的信息。有四种类型：读/写，只读，只写和只读常量。
强制/可选字段定义了属于特定设备规范的设备是否必须实现某些对象。对象字典中的基本数据类型在CANopen标准中定义，包括逻辑值，整数和浮点数。
它还定义了复合对象：例如数组，记录和字符串。复合对象使用8位值作为其子索引。
子索引0在记录或数组中的位置记录此数据结构的元素数，数据类型为UNSIGNED8。通信通信对象CANopen物理层CANbus每次都会发送少量数据，包括11位ID，远程传输请求（RTR）位以及大小不超过8位的数据。
CANopen将11位CANbus ID分为4位功能代码和7位CANopen节点ID。 7位ID共有128种不同的组合，其中没有使用ID 0，因此CANopen网络最多允许127个设备。
CANbus在CAN 2.0 B规范中允许使用29位ID，因此，如果与CAN 2.0 B一起使用，则CANopen网络上可以有127个以上的设备，但是在实际使用中，大多数CANopen网络上的设备数量少于这个值。 CANopen将11位CANbus ID称为通信对象ID（COB-ID）。
当传输数据冲突时，CANbus仲裁机制将使具有最小COS-ID的消息继续传输而无需等待或重新传输。 COB-ID的前4位是CANopen功能代码，因此该功能代码的值较小，表示相应的功能很重要，允许的延迟时间也较短。
在CANopen标准中，部分COB-ID保留用于网络管理和SDO通信。初始化设备后，某些功能代码和COB-ID将映射到标准功能，但将来仍可以计划将其用于其他用途。
通讯模型CANopen设备之间的通讯可分为以下三个通讯。