現(xiàn)場總線CANopen學(xué)習(xí)筆記一

1、學(xué)習(xí)好資料歡迎下載現(xiàn)場總線 CANopen學(xué)習(xí)筆記一通過對現(xiàn)場總線 CANopen設(shè)計與應(yīng)用 的學(xué)習(xí)，總結(jié)了一些學(xué)習(xí)CANopen的知識要點，希望能夠?qū)ANopen初學(xué)者有所幫助。首先讓我介紹一下這本書，原名為德語CANopen-das standardisierte , eingebttete Netzwerk,中文是現(xiàn)場總線CANopen設(shè)計與應(yīng)用。作者， HolgerZeltwanger，是CAN總線技術(shù)專家，兼任ISO國際標準化組織CAN標準工作組主席，組織領(lǐng)導(dǎo)發(fā)布了 ISO11898 系列標準，是 CAN 工業(yè)的奠基人， 1992 年創(chuàng)立了 CiA 組織（ CAN in Autom

2、ation）并擔(dān)任主席至現(xiàn)在。本書的內(nèi)容簡介：介紹作為工業(yè)現(xiàn)場總線協(xié)議重要成員之一的CANopen協(xié)議和基本原理、規(guī)則及相關(guān)背景，重點介紹CANopen協(xié)議的工作機制，力求向讀者展現(xiàn) CANopen協(xié)議的概貌，使讀者能夠理解為什么CANopen需要制定如此的工作流程。全書分為4 個部分：第一部分由第 13 章組成，主要介紹通信的基本通信以及CANopen協(xié)議物理層和鏈路層的基本特性（CAN 總線）。第二部分由第45章組成，主要介紹CANopen的基本核心工作機制和CANopen主站設(shè)備的特點。第三部分由第 68 章組成，主要介紹CANopen應(yīng)用中的設(shè)備子協(xié)議規(guī)范。第四部分主要介紹CANope

3、n協(xié)議的應(yīng)用及調(diào)試的方法和工具。很榮幸，我手上看的這本書是Holger親筆簽名的書，讀起來的感覺就是不一樣。哈哈。閑話少說，直入主題。因為我也算是學(xué)習(xí)CANopen的小白，主要采用學(xué)習(xí)好資料歡迎下載總結(jié)歸納知識點的方式來讀。以下就是總結(jié)了CANopen的主要知識點和一些自己的理解。書看一遍，剛?cè)胛?，各種不懂；再看一遍，重新理解之前不明白的，整合知識點，將其聯(lián)系起來。首先我覺得還是先看一下CAN 總線，了解什么叫CAN，即 CAN 總線的基本定義、基本原理、 CAN 協(xié)議等等，從而了解得知CAN 協(xié)議主要是針對物理層與數(shù)據(jù)鏈路層的協(xié)議規(guī)范。其中比較重要的知識點有：1.CAN總線上的電平；2.CA

4、N 控制器； 3.CAN 報文的格式、其中數(shù)據(jù)幀重點熟悉；4.CAN 總線錯誤檢測等。然后，再進入現(xiàn)場總線CANopen設(shè)計與應(yīng)用的學(xué)習(xí)。第一章，了解通信層模型、兼容性等級、以及對象的描述和定義。兼容性等級包括：不兼容、相容、共存、匹配、合作、兼容、可互換。兼容級別逐漸升高，可互換為最高級。為了達到各種不同的兼容性等級，所有的過程數(shù)據(jù)、 配置參數(shù)的診斷信息都必須用同一個對象模型來描述，CANopen規(guī)范用通過 3 套屬性來描述一個對象：1.對象描述 - 包括對象名稱及其唯一的標識符（索引）2.入口描述 - 可以為數(shù)組和記錄（子索引）3.值定義描述 - 詳細規(guī)定了對象的含義其中對象的描述與定義中

5、的入口描述里新的理解點是：如果入口描述為變量， 其子索引總是 00h ，數(shù)組和記錄的子索引00h 的數(shù)據(jù)類型通常為UNSIGNED8,并且是最高子索引。第二章，物理層 主要有位定時和位填充、高速收發(fā)器、網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)、連接器。學(xué)習(xí)好資料歡迎下載CANopen的物理層相當于CAN 控制器中采用的子層PLS（物理信號）、MAU（介質(zhì)訪問單元）和MDI （介質(zhì)專用接口），這些子層均位于驅(qū)動模塊中并通過連接器和電纜實現(xiàn)。主要知識點（ 1）位定時其實就是針對各種不同的數(shù)據(jù)傳輸速率設(shè)定的采樣點。分為4 個部分：同步段、傳播段、相位段1 和相位段 2 。而位定時的采樣點恰好介于相位段1和2之間。（ 2）位填充

6、可以表示為 5 個相同極性的位后面插入一個不同極性的填充位，而根據(jù)第 3 章里報文格式中得知，位填充只適合對幀起始 SOF 到 CRC 場之間的范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)進行處理。填充位可以由接收 CAN 控制器自動去除填充，因此 CAN 報文物理層上的長度取決于待傳輸?shù)奈桓袷?。?3）收發(fā)器芯片具有一個 Rx 引腳和一個 Tx 引腳，這些引腳可直接將二進制信號輸入到 CAN 控制器中或微控制器中的 CAN 模塊， CAN_H CAN_L 端口直接與兩條總線導(dǎo)線連接。 另外用戶可以利用一個外部電阻， 通過一個可選端口來改變脈沖沿斜率。（ 4）網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu) ISO11898-2 標準規(guī)定了一種帶 2 個終端電

7、阻的線性總線結(jié)構(gòu)，在總線兩端接上終端電阻可以避免導(dǎo)線上的信號反射。 注意終端電阻的使用，總線導(dǎo)線的長度和類別選擇。連接器采用9 針 D-Sub 連接器的引腳分布。第三章， 主要有報文格式和 錯誤的檢測、限制和處理。3.1報文格式CAN規(guī)范定義，隱性電平的邏輯為1 ，顯性電平邏輯為0. 有一個助記的是： 顯靈（顯零），記住一個，另一個當然知道是隱1 了。學(xué)習(xí)好資料歡迎下載CAN 總線上傳輸?shù)膸? 個類型：數(shù)據(jù)幀、遠程幀、錯誤幀、超載幀。標準格式的數(shù)據(jù)幀組成：- 幀起始（ SOF）：指示一個數(shù)據(jù)幀和遠程幀的開始，包含一個確定的顯性位。- 標識符場（ CAN-ID ）：標識符場由 11 位組成，用

8、于表示確定的待傳輸消息，數(shù)值作侍傳輸消息的優(yōu)先級。- 遠程傳輸請求位（ RTR）：用于區(qū)分數(shù)據(jù)幀還是遠程幀。當為顯性時傳輸數(shù)據(jù)幀，隱性為遠程幀。- 控制段：由 6 位組成，其中有 4 位 DLC （數(shù)據(jù)長度代碼）。DLC 表示此幀在數(shù)據(jù)段中的傳輸字節(jié)數(shù)。- 數(shù)據(jù)段： 08 字節(jié)，包含此幀傳輸?shù)膶嶋H有效信息。-CRC 段：循環(huán)冗余校驗。用來識別是否接收錯誤的數(shù)據(jù)。- 應(yīng)答段：應(yīng)答間隙位的電平值可以用來提示本網(wǎng)絡(luò)中沒有接收器正確收到了當前發(fā)送的消息。- 幀結(jié)束： 由 7 位隱性電平的位組成。幀間空間（ ITM ）已經(jīng)不屬于前一條幀的組成單元。遠程幀建議不使用，就不再詳細介紹。學(xué)習(xí)好資料歡迎下載錯誤

9、幀：主動錯誤標志由6 個連續(xù)顯性電平的位組成，這違反了CAN 填充規(guī)則，所以網(wǎng)絡(luò)中所有的設(shè)備都可以識別出這種錯誤標志。由主動錯誤標志轉(zhuǎn)為被動錯誤標志。錯誤界定符由8 個隱性電平位組成，用于結(jié)束錯誤幀。過載幀：假如在錯誤界定符里出現(xiàn)位錯誤，就會發(fā)送一個過載幀。通常由尚未處理完上一幀消息的CAN 控制器發(fā)出，可以用于延遲網(wǎng)絡(luò)中其他設(shè)備發(fā)送下一條消息。 過載標志由 6 個連續(xù)顯性電平位組成， 且必須在幀空間 ITM的前兩個位之內(nèi)開始。過載界定符由 8 個隱性電平組成， 用于結(jié)束過載幀。過載幀不會影響錯誤計數(shù)器的讀數(shù)，這接收錯誤計數(shù)器REC 在發(fā)送過載標志檢測到的位錯誤REC 不加 1 的原因吧。CA

10、N 位信息的傳輸使用不歸零編碼（NRZ ）的方式。NRZ: 信號電平的一次反轉(zhuǎn)代表1 ，電平不變化表示 0 ，并且在表示完一個碼元后，電壓不需回到 0. 好處是在一個位時間間隔里，只需要進行一次掃描就可以檢測到電平。缺點是當出現(xiàn)一些極性相同的連續(xù)位時，沒有可用的信號邊沿來同步接收器。 CAN 總線仲裁與填充原理需要注意。位填充機制：學(xué)習(xí)好資料歡迎下載如上圖可知， 當在 SOF 到 CRC 段中，出現(xiàn)連續(xù) 5 個相同極性的位， 就要后面插入一個相反的填充位，該填充位也可以再還原時，被去掉。填充規(guī)則適合的范圍3.2 錯誤的檢測、限制和處理有 4 種檢測機制檢測錯誤：位錯誤：每個發(fā)送節(jié)點在發(fā)送的同時

11、也對總線電平進行監(jiān)聽， 如果所發(fā)送的值與監(jiān)聽到的值不同就會中斷報文傳輸，產(chǎn)生位錯誤信息。學(xué)習(xí)好資料歡迎下載CRC 錯誤：如果收到的CRC 檢驗值與 CAN 芯片算出的校驗值不一致時，認為是 CRC 錯誤，并將剛收到的報文作廢。應(yīng)答錯誤：如果發(fā)送器以隱性電平發(fā)送的應(yīng)答間隙位沒有被任何一個接收器的顯性電平覆蓋， 發(fā)送設(shè)備就會中斷傳輸， 將已經(jīng)發(fā)送的傳輸報文作廢。并在下一個位中發(fā)送一個錯誤標志。格式錯誤：如果在 CRC 界定符、應(yīng)答界定符或 EOF 字段的前 6 位中發(fā)現(xiàn)一個顯性電平位，則丟棄該電平，并在下一個位中發(fā)送一個錯誤標志。學(xué)習(xí)好資料歡迎下載所有 CAN 協(xié)議控制器都內(nèi)置兩個錯誤計數(shù)器，一個接收錯誤計