CANopen协议分析.pdf-资料库

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根据 DS301 的内容进行介绍 1 、 CAN 总线 ETIJ ，署提萃，毕蜡 "道吾川职 N明匾毯 4 M罔半黯摇 11 位玉草抖出相Z 〈 υ N U拍电咄 M n 咄罪 0..64 时段阳蜡割 CAN 标准报文数据1~3i 7 田15 骂割 U U U 部 M m - 写 u n 组川←- 世V育提 U刊罪 E E Z 钊哥 1 0-7 位 6-0 位功能码节点 E 8 字节数据字节 4--字节 7 闯 2-2 C剑~open 的标识符和数据在 CAN 帧中的位置标准帧 11 位标识符扩展帧 29 位中的高 11 位 29 位中的低 1 8 位图2-1 标准帧和扩展帧之间的映射

2、 CANopen 应用层协议 CANopen 协议不针对某种特别的应用对象，具有较高的配置灵活性，高数据传输能力，较低的实现复杂度。同时， CANopen 完全基于 CAN 标准报文格式，而无需扩展报文的支持，最多支持 127 个节点，并且协议开源。一个标准的CANopen 节点(下图) ，在数据链路层之上，添加了应用层。该应用层一般由软件实现，和控制算法共同运行在实时处理单元内。工 Z 〈 U PDO 传输控制 SDO 传输控制 NMT 传输控制控制逻辑模 u忡棋友起 ' 怯喜剧割一个标准的 CANopen 节点 CANopen 应用层协议细化了 CAN 总线协议中关于标识符的定义。定义标准报文的 11 比特标识符中高4 比特为功能码，后7 比特为节点号，重命名为通讯对象标识符 ( COB-ID) 。功能码将所有的报文分为7个优先级，按照优先级从高至低依次为 : 网络命令报文 (NMT) 同步报文 ( SYNC ) 紧急报文( 卧在ERGENCY ) 时间戳 ( T酌ffi ) 过程数据对象 ( PDO ) 服务数据对象。DO ) 节点状态报文 (NMT Err Control) 7 位的节点号则表明CANopen 网络最多可支持 127个节点共存 ( 0 号节点为主站)。下表给出了各报文的COB-ID 范围。

报文类型 NMT SYNC EMERGENCY TTh在E PDOl (发送) PDOl (接收) PD02(发送) PD02(接收) PD03 (发送) PD03(接收) PD04(发送) PD04(接收) SDO(发送) SDO(接收) NMTEπor COl1trol 功能码 COB-ID 范围 (HfX) ~ 0000 000 1 000 1 0010 0011 0100 0101 0110 011 1 1000 1001 1010 1011 1100 1110 OOOh 080h 08 1h气OFPh 10011 181h- 1FFh 201h- 27Fh 2 81 b~2FFh 301h- 37Fh 381b-3FFh 401h、47Fh 481h- 4FFh 501 b- 57F11 581h- 5FFh 601h- 67Fh 701h- 77Fh 为最高优先级报文，由 CANopen 主站发出，用以更改从节点定期由 CANopen 主站发出，所有的同步PDO 根据SYNC报文发 NMT 命令的运行状态。 SYNC报文送。 EMERGENCY报文由出现紧急状态的从节点发出，任何具备紧急事件监控与处理能力的节点会接收并处理紧急报文。 TTh在E 报文由 CANopen 主站发出，用于同步所有从站的内部时钟。 PDO 和接收PDO ，用于过程数据的传递。 SDO 分为发送SDO 和接收SDO ，用于读写对象字典。 MT Error Control报文由从节点发出，用以监测从节点的运行状态。分为4 对发送和接收PDO ，每一个节点默认拥有4对发送PDO 状态机 CANopen 的每一个节点都维护了一个状态机。该状态机的状态决定了该节点当前支持的通讯方式以及节点行为。初始化肘，节点将自动设置自身参数和CANopen 对象字典，发出节点启动报文，并不接收任何网络报文。初始化完成后，自动进入预运行状态。在该状态，节点等待主站的网络命令，接收主站的配置请求，因此可以接收和发送除了 PDO 以外的所有报文。运行状态为节点的正常工作状态，接收并发送所有通讯报文。停止状态为一种临时状态，只能接收主站的网络命令，以恢复运行或者重新启动。

(10) (9> (3) 运行 (8) CANopen 节点状态转换图 (0) (1) (2)(5) (3)(6) (4)(7) (8)(9)(1 0) (1 1)(12)(13) 设备上电设备初始化完成收到启动节点命令收到进入预运行命令收到停止节点命令收到意启节点命令收到常 j臼通讯命令 CANopen 节点状态转换条件

3 、 Oevice Model Communication Object Dictionary Application ( 飞 Comm. obj障ct 飞 J Bus system Process Figure 3: Device Model Communication 提供通信对象和传输经过底层的数据的适当功能; 。同ect Dictionary 对此设备上的应用程序对象，通信对象和状态机的行为有影响的所有数据项的集合。 Application 由在处理环境方面的设备功能组成。设备应用在数据条目中的完整描述在对象字典中叫设备子文件 Cdevice profile) 4 、 00 每个节点维护一个对象字典 C Object Dictionary, OD ) 。该对象字典保存了节点信息、通讯参数和所有的过程数据，是CANopen 节点的核心数据结构。上层应用程序也主要通过读写对象字典和CANopen 应用层进行交互。 CANopen 对象字典为两级数组结构，通过索引C1 6b i ts) 和子索寻 I C8b i t s) 来编址。设备子文件中最重要的就是对象字典的描述，对象字典在 slave 节点中一般是在设备初始化写好的不会修改，而在 master 节点中可以在运行过程中动态修改，不修改的 OD 一般存在 ROM 中，而修改的存在阳M 中。

索引 OOOOh 保留对象 0001h- 00 lFh 基本的数据类型 002 0hι003 Fh 复杂的数据类型 004 0h - 005Fh 生产商相关数据类型 0060h~007Fh 设备描述的基本的数据类型 0080h - 009Fh 设备描述的复杂数据类型 OOAOh - OFFFh f呆: 留 1000h -- lFFFh 通讯参数 2 000h- 5FFFh 制造商的特殊设备描述文件 6000h - 9 FFFh 标准设备描述文件 A OOOh - B FFFh 标准接口描述文件 COOOh~FFFFh f呆留由于它是由 16bits 的位索引，所以最多有 65536 个 entries. 根据节点所支持的通讯方式，每一个节点都必须实现 lO00h-lFFFh 当中的一个必要子集，同时实现6000h 以上部分的数据区。数据区大小由节点的功能自行决定。 1000h 以下部分所有的节点都不需实现。对象字典作为在CAN总线上连接application和通信的媒介，其允许来自 application数据在 CAN 网络上进行交换。 CANopen定义了可以进入对象字典的服务和通信对象。每一个入口通过索引和子索引来编址。在一个主索引里中的子索引入口的类型和属性可能会变化。 lnd，白: S lIb-in de.'f Typ e 0x2000 。 2 3 UINT8 UINT32 ... A l1ribllle const read-write ... Tab!e 12: Stmcture 01 ([J1 Object DictioJJ{/1)' eJJtly 5 、 PDO 数据处理对象(PDO) 特别适合快速的数据处理传输。通信模块针对这些数据

处理对象定义了一个PDO producer 和一个或多个PDO consumers 。 PDO.Consumer l PDO.Consumer2 PDO.Consumer3 POO-Consumer4 Figllre 2: COllllllll11icariol1l11odel f o1" PDOs PDO的传输是由事件触发的，这样的事件可以是代表一个PDO变量的变化 : 可以是时间的过期或者是接收到一个特定的消息。过程数据直接在一个CAN消息中传输而不需要协议头文件。一个PDO的长度是在0 到8个字节之间。 PDOs包含在其映射参数和通信参数中。 TPDOs 和RPDOs 的最大的数可以被定义为 5120 一个简单的C州open设备一般支持4个PDOs 。实际当中，对一个具体的CANopen 设备而言，其PDOs 的个数由应用层或设备profile来决定的。 3. 1PDO的结构一映射参数在对象词典中一个PDO 由临近的条目构成。所谓的映射参数定义了这些条目的连接。一个映射参数通过索引、分索引和位数定义数据源。例如 : 1l1de.Y Sub-illdex Objecl D创a D escrip tioll OxlAOO 。 4 NUlllber of lllapped entries Ox20000310 The ent1.y at index Ox2000, sub-illdex 3, with a lellgth of 16 bit, is lllapped to bytes 0 alld 1 within the CAN message. Ox20000 108 The entry at illdex Ox2000、 sub-index 1, with a length of 8 bit, is lllapped to byte 2 within the CAN lllessage. ... 2 ... Table 1: E XGJJlp lefor JJlapping pαγαmetersfoγ t!Jefirst TPDO 一个C州消息最多有8个字节。这意味着当使用一个PDO时，在一个PDO 中发送 8个字典的对象条目。

Object Dictionary iE削 1: UNSIG陆D8 Varl ih町 2: UNSIGNED8 Var2 |h町 3: UNSIGNED16 Vaβ •••••• |Entry6: RE址川ar6 PDO 1 Genernting 也e Mapping paramet臼骂 j\1appi咆 olObject DictioJl(l1y e川'ies i1110 a PDO Fig/( l'e 3: 3 . 2PDO的结构一通信参数为了传输一个PDO ，通信参数定义了传输的性质和CAN标识符 (CAN identifier) 。 Index Sub-index Object Data Desc口rψtion 1800h 。 Number on entries COB-ID CAN identifier for the PDO Transmission Type Inhibit Time transmissioll type of t11e PDO m血Ímum inhibit time for a TPDO reserved reserved 2 3 4 Event Time m8ximum tÍme benveen two TPDOs COllll/llillicatioll paral/leler 101' tltefirst TPDO 5 Table 4: PDO通信参数是在对象词典的条目 (RPDOs: 如果允许，映射参数在数据服务对象帮助下可以通过CAN修改。 i ndex Ox1400 - Ox15FF, TPDOs: Ox1800-0x19FF)

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