目前，CANopen通訊協(xié)議已經(jīng)在工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的使用，由于其面向?qū)ο蟮脑O(shè)計思路，CANopen協(xié)議已成為歐洲等國家的自動化公司標配的通訊接口之一。在本系列文章中，我們將介紹CANopen協(xié)議的基礎(chǔ)內(nèi)容，包括對象字典、服務、SDO、PDO和主/從站節(jié)點等。
1.1 CANopen框架
為了理解CANopen通信，有必要對CANopen的CAN報文進行分解。如下圖，11位的CAN ID被稱為通信對象標識符（COB-ID），它被分成兩部分。前4位相當于功能代碼，接下來的7位包含節(jié)點ID。
為了理解COB-ID的工作原理，需要從簡單的CANopen網(wǎng)絡中如何使用標識符的預定義分配開始。
如上圖，COB-ID（381、581等）與通信服務（傳輸PDO 3、傳輸SDO等）相關(guān)聯(lián)，因此，COB-ID詳細說明了哪個節(jié)點正在發(fā)送/接收數(shù)據(jù)，以及使用了什么服務。如下圖的例子，一個節(jié)點ID為5的CANopen設(shè)備將通過11位的CAN ID 585傳輸SDO，這對應于二進制功能代碼1011，節(jié)點ID 5（在二進制中為0000101）。
1.2 CANopen通信協(xié)議/服務
接下來，我們將簡要介紹CANopen的7種服務類型，以及它們?nèi)绾卫?個CAN幀數(shù)據(jù)字節(jié)。
1.2.1 網(wǎng)絡管理（NMT）
NMT服務用于通過NMT命令（如：啟動、停止、復位）來控制CANopen設(shè)備的狀態(tài)（如：預運行、運行、停止）。
為了改變狀態(tài)，NMT主機發(fā)送一個帶有 CAN ID 0的2字節(jié)消息（即功能代碼0和節(jié)點ID 0）。所有從站節(jié)點都處理這個報文。第一個CAN數(shù)據(jù)字節(jié)包含請求的狀態(tài)，而第二個CAN數(shù)據(jù)字節(jié)包含目標節(jié)點的節(jié)點ID。節(jié)點ID 0表示廣播命令。
可能的命令包括轉(zhuǎn)換到運行（狀態(tài)01）、停止（狀態(tài)02）、預運行（狀態(tài)80）以及重置應用程序（81）和重置通信（82）。例如：將節(jié)點0x06設(shè)置為運行模式： 000 01 06
1.2.2 同步（SYNC）
SYNC報文用于同步幾個CANopen設(shè)備的輸入和響應--通常由應用主站觸發(fā)。應用主機將SYNC消息（COB-ID 080）發(fā)送到CANopen網(wǎng)絡（帶或不帶SYNC計數(shù)器）。多個從節(jié)點可以配置為對SYNC做出反應，并通過傳輸同時捕獲的輸入數(shù)據(jù)或通過與參與同步操作的節(jié)點同時設(shè)置輸出來響應。使用SYNC計數(shù)器可以配置幾組同步操作的設(shè)備。
1.2.3 緊急情況 (EMCY)
緊急服務用于設(shè)備出現(xiàn)致命錯誤（如傳感器故障）時，允許它向網(wǎng)絡的其他部分指示這一點。受影響的節(jié)點以高優(yōu)先級向網(wǎng)絡發(fā)送單個EMCY消息（例如，節(jié)點5的COB-ID 085）。數(shù)據(jù)字節(jié)包含有關(guān)錯誤的信息，可以查找詳細信息。
1.2.4 時間戳（TIME） [PDO]
通過這種通信服務，可以分配全球網(wǎng)絡時間。時間服務包含一個6字節(jié)的日期和時間信息。應用主機發(fā)送 CAN ID 為100的TIME消息，其中最初的4個數(shù)據(jù)字節(jié)包含以毫秒為單位的午夜之后的時間，接下來的2個字節(jié)包含自1984年1月1日以來的天數(shù)。
1.2.5 過程數(shù)據(jù)對象 [PDO]
PDO服務用于在設(shè)備之間傳輸實時數(shù)據(jù)，例如位置等測量數(shù)據(jù)或扭矩請求等命令數(shù)據(jù)。在這方面，它類似于J1939中的廣播數(shù)據(jù)參數(shù)。關(guān)于PDO服務，我們將在下文中進行詳細介紹。
1.2.6 服務數(shù)據(jù)對象 [SDO]
SDO服務用于訪問/改變CANopen設(shè)備的對象字典中的值。例如，當應用主站需要改變CANopen設(shè)備的某些配置時，可以通過SDO服務來實現(xiàn)。
1.2.7 節(jié)點監(jiān)控（心跳）[SDO]
心跳服務有兩個目的：提供一個"活動"的消息和確認NMT命令。NMT從設(shè)備周期性地（例如每100毫秒）發(fā)送心跳消息（例如節(jié)點5的CAN ID為705），在第一個數(shù)據(jù)字節(jié)中包含節(jié)點的"狀態(tài)"。如果在特定時間限制內(nèi)沒有收到任何消息，心跳消息的"消費者"（例如 NMT 主設(shè)備和可選的任何其他設(shè)備）就會做出反應。例如：節(jié)點5處于預運行模式，周期性發(fā)送：705 7F
在下一篇文章中，我們將繼續(xù)講解CANopen通信的相關(guān)知識，包括對象字典、SDO、PDO等，歡迎關(guān)注我們以便第一時間獲取更新的內(nèi)容。虹科在CAN、CANopen等領(lǐng)域深耕多年，有著深厚的技術(shù)實力，目前已面向國內(nèi)市場推出了CANopen開發(fā)源代碼、CANopen數(shù)據(jù)記錄儀，和支持CANopen協(xié)議的網(wǎng)關(guān)、板卡、IO等產(chǎn)品。
