摘要：CANopen是一種架構(gòu)在控制局域網(wǎng)路(Controller Area Network, CAN)上的高層通訊協(xié)議，對其協(xié)議的學(xué)習(xí)很多人都覺得有難度，看來看去都覺得是云里來霧里去的，本文將讓CANOpne協(xié)議不再那么神秘，帶你跨過CANOpen學(xué)習(xí)道路的第一道門檻。

應(yīng)用CANopen時(shí)，需要傳遞的配置信息和應(yīng)用信息都放在過程數(shù)據(jù)對象PDO(Process data object)和服務(wù)數(shù)據(jù)對象SDO (Service data object)里面。這些對象就和市場上賣水果的籮筐，大小是一樣的，只是裝的東西(應(yīng)用數(shù)據(jù))不一樣，如圖 1所示。這就是CiA301協(xié)議所規(guī)定的基礎(chǔ)協(xié)議——“籮筐”，而CiA4xx的子協(xié)議或者用戶自定義的對象就是“籮筐”里面的東西。

圖 1 PDO和SDO就像水果籮筐

PDO和SDO的通訊區(qū)別在于，PDO屬于過程數(shù)據(jù)，即單向傳輸，無需接收節(jié)點(diǎn)回應(yīng)CAN報(bào)文來確認(rèn)，從通訊術(shù)語上來說是屬于“生產(chǎn)消費(fèi)”模型。如圖 2所示。

圖 2 生產(chǎn)消費(fèi)模型

而SDO屬于服務(wù)數(shù)據(jù)，有指定被接收節(jié)點(diǎn)的地址(Node-ID)，并且需要指定的接收節(jié)點(diǎn)回應(yīng)CAN報(bào)文來確認(rèn)已經(jīng)接收，如果超時(shí)沒有確認(rèn)，則發(fā)送節(jié)點(diǎn)將會(huì)重新發(fā)送原報(bào)文。這種通訊方式屬于常見的“服務(wù)器客戶端”的通信模型，即我們通常所說的輪詢式。如圖 3所示。

圖 3 服務(wù)器客戶端模型

對于PDO和SDO的報(bào)文ID分配，為了減少網(wǎng)絡(luò)的組態(tài)工作量，CANopen預(yù)定義了強(qiáng)制性的缺省標(biāo)識符(CAN-ID)分配表，該分配表是基于 11 位CAN-ID 的標(biāo)準(zhǔn)幀格式。將其劃分為 4 位的功能碼(Function-ID)和7 位的節(jié)點(diǎn)號(Node-ID)。如圖 4所示.

圖 4 PDO和SDO的預(yù)定義連接ID分配

在CANopen里也通常把 CAN-ID 稱為COB-ID(通信對象編號)。所以我們可以分清楚兩個(gè)易于混淆的名稱：

lCOB-ID：Communication Object Identifier,即 CANopen中對某種通訊對象的報(bào)文幀ID，即CAN報(bào)文的11位ID。代表了一種通訊含義。

lNode-ID：節(jié)點(diǎn)ID號，即CANopen網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)地址，CANopen規(guī)定了邏輯上最大128個(gè)節(jié)點(diǎn)，所以Node-ID最大為128(7位)。

COB-ID和Node-ID無必然聯(lián)系，但在過程數(shù)據(jù)對象(PDO)和服務(wù)數(shù)據(jù)對象(SDO)中，COB-ID中包含了Node-ID。

由于需要區(qū)分每個(gè)CANopen節(jié)點(diǎn)的輸入和輸出，所以PDO分為TPDO(發(fā)送PDO)和(接收RPDO)，發(fā)送和接收是以CANopen從站節(jié)點(diǎn)為參考(如果CAN主站就相反)。TPDO和RPDO分別有4個(gè)數(shù)據(jù)對象(如TPDO有TPDO1、TPDO2、TPDO3、TPDO4;RPDO有RPDO1、RPDO2、RPDO3、RPDO4)，每種數(shù)據(jù)對象就是1條CAN報(bào)文封裝，如表 1所示，這些都是數(shù)據(jù)收發(fā)的容器，就像圖 1所示，水果籮筐為使用者準(zhǔn)備好，就看使用者在里面放什么水果了。

而SDO就相對比較簡單固定，發(fā)起通訊的“問”SDO的CAN幀ID就是600h +node-ID，這里的Node-ID是被問的節(jié)點(diǎn)地址，而被問的節(jié)點(diǎn)應(yīng)“答”SDO的CAN幀ID就是580h +node-ID。一般在CANopen網(wǎng)絡(luò)中，只有NMT主機(jī)能發(fā)起SDO通訊，進(jìn)行節(jié)點(diǎn)參數(shù)配置或者關(guān)鍵性參數(shù)的傳遞。當(dāng)然從節(jié)點(diǎn)也可以對其他從節(jié)點(diǎn)發(fā)起SDO通訊。

如表 1所示。為CANopen預(yù)定義報(bào)文的PDO報(bào)文和SDO報(bào)文中的ID分類。使用者務(wù)必牢記!

表 1 PDO與SDO的CAN-ID定義

XGate-COP10嵌入式CANOPEN從站模塊是ZLG致遠(yuǎn)電子開發(fā)的一款擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的CANopen從站通信模塊。內(nèi)部已經(jīng)集成了CANopen從站協(xié)議棧代碼，使用簡單的串口通信協(xié)議即可實(shí)現(xiàn)與XGate-COP10的通信，并提供串口通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)C文件，使現(xiàn)有的設(shè)備以最快的速度擁有CANopen通信能力。