CAN Open基础知识

本文章为 周立功CANopen轻松入门 所摘抄的学习笔记 转载分享

1 CANopen与CAN的关系

2 网络管理（NMT）

2.1 NMT节点状态

2.2 NMT 节点状态切换命令

2.3 NMT节点上线报文

2.4 NMT节点状态与心跳报文

2.5 NMT节点守护

3 对象字典OD（Object dictionary)

3.1 通讯对象子协议区（Communication profile area）

3.2 制造商特定子协议（Manufacturer-specific Profile）

3.3 标准化设备子协议(Standardized profile area)

4 服务数据对象SDO（Service data object）

4.1 通讯原则（communication principle）

4.2 SDO协议（Expedited SDO protocol）

4.3 普通SDO协议（Normal SDO protocol）

5 过程数据对象PDO（Process data object)

5.1 PDO的CAN-ID定义

5.2 PDO 的传输形式

5.3 PDO的通信参数

5.4 PDO的映射参数

6 特殊协议（Special protocols）

6.1同步协议（Sync protocol）

6.2 时间戳协议（Time-stamp protocol）

6.3 紧急报文协议（Emergency protocol）

1 CANopen与CAN的关系
原始的CAN总线在OSI 7层网络模型中仅仅定义了物理层和数据链路层，没有规定应用层。因此，基本每个行业的 CAN 应用，都需要一个高层协议来定义 CAN 报文中标识符和数据段的内容。


CANopen协议是在20世纪90年代末，由总部位于德国纽伦堡的CiA组织——CAN-in-Automation，在 CAL（CAN Application Layer）的基础上发展而来。CiA 在 CANopen 基础协议——CiA 301 之上，对各个行业不断推出设备子协议，使 CANopen 协议在各个行业得到的发展与推广。


所谓的子协议，就是针对不业的应用对象，对CANopen 内部的数据含义进行重新定义，或者添加新的控制逻辑。

2 网络管理（NMT）
CANopen网络为了稳定可控，都需要置一个网络管理主机NMT-Master（Network Management-Master）。所以每个 CANopen 从节点的 CANopen 协议栈中，具备 NMT 管理的相应代码，这是节点具备 CANopen 协议的基本的要素。


NMT主机一般是CANopen网络中具备监控的PLC或者PC（当然也可以是一般的功能节点），所以也成为CANopen主站。相对应的其他CANopen节点就是NMT从机(NMT-slaves)。


NMT主机和NMT从机之间通讯的报文就称为NMT网络管理报文。管理报文负责层管理、网络管理和 ID 分配服务。例如，初始化、配置和网络管理（其中包括节点保护）。网络管理中，同一个网络中只允许有一个主节点、一个或多个从节点，并遵循主从模式。

3 对象字典OD（Object dictionary)
CANopen对象字典（OD: Object Dictionary）是CANopen协议为的概念。所谓的对象字典就是一个有序的对象组，描述了对应CANopen节点的所有参数，包括通讯数据的存放位置也列入其索引，这个表变成可以传递形式就叫做EDS文件（电子数据文档Electronic Data Sheet）。


每个对象采用一个16位的索引值来寻址，这个索引值通常被称为索引，其范围在0x0000到0xFFFF之间。为了避免数据大量时无索引可分配，所以在某些索引下也定义了一个8位的索引值，这个索引值通常被称为子索引，其范围是0x00到0xFF之间。每个索引内具体的参数，大用32位的变量来表示，即Unsigned32，四个字节。


CANopen对象字典中的项由一系列子协议来描述。子协议为对象字典中的每个对象都描述了它的功能、名字、索引、子索引、数据类型，以及这个对象是否必需、读写属性等等，这样可不同厂商的同类型设备兼容。


网上看到的一个理解：对象字典就相当于菜单（OD），比如你去饭店吃饭，看到有好多菜（OD中的对象），菜都编着号（索引），然后有一些还会让你选甜口还是咸口，微辣还是加辣，也编着（子索引）。如果你选择困难，觉得自己点太麻烦，又看到有套餐（PDO），套餐包含的样式有限（64bit），然后你告诉服务员，我要套餐A（已经映射好OD中的对象的PDO），服务员听到后（PDO发送成功），不一会一下上来好几个菜。

4 服务数据对象SDO（Service data object）

服务确认是 SDO 的大的特点，为每个消息都生成一个应答，确保的准确性。

5 过程数据对象PDO（Process data object)

PDO 属于过程数据用来传输实时数据，即单向传输，接收节点回应CAN报文来确认，从通讯术语上来说是属于“生产消费”模型PDO。