施耐德CANopen協(xié)議通訊

1、CANopen通訊協(xié)議培訓(xùn)Confidential Property of Schneider Electric王兆宇2017-03-03CAN通訊的通訊的簡介簡介歷史 CAN (Controller Aera Network，控制器局部網(wǎng)) 是德國Bosch公司在1983年開發(fā)的一種串行數(shù)據(jù)通訊協(xié)議，最初應(yīng)用于現(xiàn)代汽車中眾多的控制與測試儀器之間的數(shù)據(jù)交換，是一種多主方式的串行通訊總線，介質(zhì)可以是雙絞線、同軸電纜和光纖，速率可達(dá)1Mbps，支持多達(dá)128個節(jié)點；具有高抗電磁干擾性，而且能夠檢測出產(chǎn)生的任何錯誤，保證數(shù)據(jù)通訊的可靠性。通信機制比較簡單，適合于所有機械的嵌入式網(wǎng)絡(luò)，可以降低設(shè)備的復(fù)

2、雜程度，在工業(yè)領(lǐng)域(如汽車、電梯、醫(yī)療、船舶、紡織機械等)得到了廣泛應(yīng)用，是歐洲重要的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn) CANopen的術(shù)語的術(shù)語1993年CiA發(fā)布用來描述傳送機制的CAL(Communication Application Layer) 規(guī)范1995年CiA發(fā)布DS-301通信描述文件：CANopen2001年CiA發(fā)布DS-304，在標(biāo)準(zhǔn)CANopen總線上集成4層安全元件(CANsafe)Page 2Confidential Property of Schneider Electric |CAN通訊通訊術(shù)語Page 3Confidential Property of Schneider Ele

3、ctric | CAN=Controller Area Network 控制器局域網(wǎng)控制器局域網(wǎng) CiA=CAN in Automation 協(xié)會協(xié)會 CANopen 是是CAN應(yīng)用層協(xié)議，它基于信息廣播的通訊概念應(yīng)用層協(xié)議，它基于信息廣播的通訊概念 : 每一個連接到總線的站點都在接收其它站點的信息.然后決定他們的動作,是否回答相關(guān)指令. CAN 協(xié)議授權(quán)所有的站點同步訪問總線.然后根據(jù) COB-ID 給予優(yōu)先權(quán). COBIDComunication Object Identifier-由通訊標(biāo)識碼和從站地址組成由通訊標(biāo)識碼和從站地址組成 EDSElectron

4、ic Data Sheet，用于描述設(shè)備通訊相關(guān)的文件，用于描述設(shè)備通訊相關(guān)的文件 CAL-CAN 的應(yīng)用層 CAL (CAN application layer )，由Cia(CAN In Automation)定義CAN通訊的模型通訊的模型模型Page 4Confidential Property of Schneider Electric | CANopen和ISO模型CiA DS-301 = Communication profile EMPTYEMPTYEMPTYEMPTYCAN 2.0 A and B + ISO 11898 CAN 2.0 A and B = ISO 11898-

5、1 and 2 ISO 11898 + DS-102Device ProfileCiA DSP-401I/O modulesDevice ProfileCiA DSP-402DrivesDevice ProfileCiA DSP-404Measuring devicesDevice ProfileCiA DSP-4xxCAL= CAN Application Layer 應(yīng)用層描述層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層鏈路層 = LLC + MAC物理層7654321CAN specificationsCAN通訊的模型通訊的模型CANopen的物理層Page 5Confidential Property of

6、Schneider Electric | CAN的非歸零編碼：的非歸零編碼： 用兩種不同的電平分別表示顯性狀態(tài)和隱性狀態(tài)顯性電平會覆蓋隱性電平 當(dāng)同一網(wǎng)絡(luò)的不同設(shè)備同時發(fā)顯性和隱性數(shù)據(jù)，則總線顯示顯性電平，否則是隱性電平 隱性電平的邏輯值為1，顯性電平的邏輯值為0 每個位可以沒有上升或下降沿CAN通訊的模型通訊的模型CAN的物理層Page 6Confidential Property of Schneider Electric | CAN數(shù)據(jù)幀的位數(shù)據(jù)幀的位填充填充： 非歸零編碼的一個特點是，如果傳輸大量連續(xù)的相同極性的位，發(fā)生的數(shù)據(jù)信號不能提供可用于重新同步的上升沿或下降沿。 因此，使用位填

7、充技術(shù)用于確保所有總線節(jié)點的同步。 這意味著在傳輸消息期間，最多五個連續(xù)位具有相同的極性。 CAN幀中的位填充區(qū)域包括SOF，仲裁字段，控制字段，數(shù)據(jù)字段和CRC字段。 理論最差情況Smax=(34 + 8 dlc - 1) : 4 = 8 + 2 dlc，dlc表示數(shù)據(jù)長度代碼，表示數(shù)據(jù)長度代碼，CAN報文有效數(shù)報文有效數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)量據(jù)字節(jié)數(shù)量CAN通訊的模型通訊的模型CAN的物理層Page 7Confidential Property of Schneider Electric | CAN數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)幀的位位定時定時： 位定時是一個復(fù)雜的話題，為了減輕用戶處理這種艱難任務(wù)的負(fù)擔(dān)，CANope

8、n不僅規(guī)定了波特率，也規(guī)定了位定時的采樣點， 位定時分為4個部分：同步段、傳播段、相位段1和相位段2 采樣點恰好位于相位段1和2之間。 每個段由基本時間單位（tq）的整數(shù)倍構(gòu)成。 基本時間單位是CAN節(jié)點使用的最小時間分辨率。 其長度由CAN控制器的振蕩器頻率的分頻后產(chǎn)生。 同步段1個tq，傳播段18個tq，相位段1-18個tq，相位段2-2個tq，采樣點同步跳轉(zhuǎn)寬度SJW為1個基本時間單位。CAN通訊的模型通訊的模型CAN的物理層Page 8Confidential Property of Schneider Electric | CANopen 電平：電平：在顯性狀態(tài)時，CAN-High線

9、上的電壓值會升高一個預(yù)定值（對CAN驅(qū)動數(shù)據(jù)總線來說，這個值至少為1V）。而CAN-Low線上的電壓值會降低一個同樣值（對CAN驅(qū)動數(shù)據(jù)總線來說，這個值至少為1V）。于是在CAN驅(qū)動數(shù)據(jù)總線上，CAN-High線就處于激活狀態(tài)，其電壓不低于3.5（2.5V+1V=3.5V)，而CAN-Low線上的電壓值最多可降至1.5V(2.5V-1V=1.5V)。CAN的高低電平是一個差分的高低電平是一個差分信號信號在受到干擾時，因為CAN_H和CAN_L是差分信號，所以Vdiff不變CAN通訊通訊模型-物理層Page 9Confidential Property of Schneider Electric

10、 | 硬件接線硬件接線使用屏蔽雙絞線，三根線，CAN_H,CAN_L和CAN_GND通訊長度與通訊速度的關(guān)系如下圖所示可以使用CANopen中繼器完成總線長度的擴展 拓?fù)渫負(fù)渲本€拓?fù)?，總線的末端需加兩個120歐姆的終端電阻 總線最大個數(shù)總線最大個數(shù)128 主站1+從站127CAN通訊通訊模型-物理層Page 10Confidential Property of Schneider Electric | 通訊線的線徑和通訊長度的關(guān)系通訊線的線徑和通訊長度的關(guān)系電纜阻抗:32 站站: 21 64 站站: 18,5 100 站站:16 length32 nodes64 nodes100 nodes1

11、00m0,25 mm0,25 mm0,25 mm250m0,34 mm0,50 mm0,50 mm500m0,75 mm0,75 mm1 mmCAN通訊通訊模型-物理層Page 11Confidential Property of Schneider Electric | 通訊線的相關(guān)參數(shù)：通訊線的相關(guān)參數(shù)： 每米阻抗(r):70 m /m 終端電阻 (Rt):一般一般120 (最小最小 108 , 最大最大132 ) 線纜阻抗 (Z):一般一般 120 (最小最小108 , 最大最大 132 ) 電纜延遲:5 ns/mCAN通訊通訊模型-物理層Page 12Confidential Prop

12、erty of Schneider Electric | 通訊線的支線長度限制通訊線的支線長度限制最大支線長度計算公式：最大支線長度計算公式：未連接終端電阻支線電纜的最大長度未連接終端電阻支線電纜的最大長度Ld和累計支線長度和累計支線長度Ldi的經(jīng)驗法則的經(jīng)驗法則:t PROPSEG : 位周期位周期的數(shù)據(jù)傳輸段的數(shù)據(jù)傳輸段的的長度長度t P : 每個長度單位的特定線路每個長度單位的特定線路延遲延遲例例: 波特率波特率= 500 kbit/s: t PROPSEG = 12 * 125ns = 1500 ns; t P = 5 ns/mCAN通訊通訊模型-物理層Page 13Confident

13、ial Property of Schneider Electric | CiA DS-102 Bit-ratesBit-rate / bus lengthNominal bit time (tbit)Number of time quants per bitLength of time quantum (tq)Location of sample pointBTR 0 at 16MHz (80C200)BTR 1 at 16MHz (80C200)1 Mbit/s 25m1 s8125 ns6 tp00h14h800 kbit/s 50m1,25 s10125 ns8 tp00h16h500

14、 kbit/s 100m2 s16125 ns14 tp00h1Ch250 kbit/s 250m4 s16250 ns14 tp01h1Ch125 kbit/s 500m8 s16500 ns14 tp03h1Ch50 kbit/s 1000m20 s161,25 s14 tp09h1Ch20 kbit/s 2500m50 s163,125 s14 tp18h1Ch10 kbit/s 5000m100 s166,25 s14 tp31h1ChCAN通訊通訊模型-物理層Page 14Confidential Property of Schneider Electric | CiA DS-102

15、 設(shè)計時建議設(shè)計時建議 CANopen設(shè)備應(yīng)至少支持波特率設(shè)備應(yīng)至少支持波特率20K，并且支持的越多越好，并且支持的越多越好 超過超過200米長度的米長度的CANopen線纜建議加光電隔離線纜建議加光電隔離 超過超過1Km建議使用建議使用CANopen repeater-重發(fā)器。重發(fā)器。CAN通訊的模型通訊的模型CAN的物理層Page 15Confidential Property of Schneider Electric | CANopen 中繼器的作用：中繼器的作用： 可以使用CANopen中繼器完成總線長度的擴展 電氣的隔離 拓?fù)浞绞降臄U展 很小的延遲-與產(chǎn)品有關(guān) CANopen 硬件

16、接線的針腳定義：硬件接線的針腳定義：RJ45使用使用1,2和和3腳而腳而SUB-D9接頭采用接頭采用2,3和和7CAN通訊的模型通訊的模型CAN的物理層Page 16Confidential Property of Schneider Electric | CANopen 5針迷你接頭針腳定義：針迷你接頭針腳定義： 針腳定義針腳定義: 1: (CAN_SHLD) = CAN 屏蔽層可選 2: (CAN_V+) = CAN 外部電源正可選 3: CAN_GND = Ground/0V/V- 4: CAN_H = CAN_H 5: CAN_L = CAN_LCAN通訊的模型通訊的模型CAN的物理層

17、Page 17Confidential Property of Schneider Electric | CANopen 5針端子接頭針腳定義：針端子接頭針腳定義： 針腳定義針腳定義: 1: CAN_GND = Ground/0 V/V- 2: CAN_L = CAN_L 3: (CAN_SHLD) = CAN 屏蔽可選 4: CAN_H = CAN_H 5: (CAN_V+) = CAN 外部電源正可選CAN通訊的模型通訊的模型CANopen的數(shù)據(jù)鏈路層Page 18Confidential Property of Schneider Electric |總線訪問CAN數(shù)據(jù)幀的結(jié)構(gòu)錯誤處理C

18、AN通訊的鏈路層通訊的鏈路層CANopen的數(shù)據(jù)鏈路層Page 19Confidential Property of Schneider Electric |ISO 11898進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化，CAN的數(shù)據(jù)鏈路層是其核心內(nèi)容數(shù)據(jù)鏈路層的服務(wù)由邏輯鏈路控制（LLC）和媒體訪問控制（MAC）中實現(xiàn)，LLC提供：數(shù)據(jù)接收過濾，過載通知和管理恢復(fù)MAC負(fù)責(zé)：數(shù)據(jù)打包/解包、幀編碼、媒體訪問管理、錯誤檢測、錯誤信令、應(yīng)答、串/并轉(zhuǎn)換等功能。這些功能都是圍繞信息幀傳送過程展開的。CAN通訊的鏈路層通訊的鏈路層廣播方式Page 20Confidential Property of Schneider Elect

19、ric | CAN 廣播發(fā)送方式廣播發(fā)送方式廣播通信的廣播通信的CAN概念意味著網(wǎng)絡(luò)的每個站可以監(jiān)聽發(fā)送站的幀（這里：站概念意味著網(wǎng)絡(luò)的每個站可以監(jiān)聽發(fā)送站的幀（這里：站2）。收到。收到幀后，幀后，每個每個節(jié)點決定廣播的消息接受還是不接受節(jié)點決定廣播的消息接受還是不接受。 數(shù)據(jù)接收過濾是在數(shù)據(jù)接收過濾是在每個每個CAN節(jié)點中實現(xiàn)。節(jié)點中實現(xiàn)。CAN廣播發(fā)送的處理方式與司機接聽交通臺的廣播的情況是類似的。廣播發(fā)送的處理方式與司機接聽交通臺的廣播的情況是類似的。每個每個司機根據(jù)自己要走的路和廣播發(fā)送的路況信息決定廣播的數(shù)據(jù)是否采用。司機根據(jù)自己要走的路和廣播發(fā)送的路況信息決定廣播的數(shù)據(jù)是否采用。C

20、AN通訊的鏈路層通訊的鏈路層RTRPage 21Confidential Property of Schneider Electric | CAN 的的RTR遠(yuǎn)程傳輸請求（遠(yuǎn)程傳輸請求（RTR）就像）就像是提問題。具有是提問題。具有答案的節(jié)點將在第二次通信中產(chǎn)生所請求的數(shù)據(jù)。答案的節(jié)點將在第二次通信中產(chǎn)生所請求的數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)幀也可以由對該對象感興趣的其他消費者接收。該數(shù)據(jù)幀也可以由對該對象感興趣的其他消費者接收。遠(yuǎn)程幀和數(shù)據(jù)幀由稱為標(biāo)識符的特定字段標(biāo)識遠(yuǎn)程幀和數(shù)據(jù)幀由稱為標(biāo)識符的特定字段標(biāo)識。CAN通訊的鏈路層通訊的鏈路層多主訪問Page 22Confidential Property of

21、Schneider Electric | CAN多總線訪問多總線訪問CAN協(xié)議允許從不同節(jié)點同時進(jìn)行總線訪問。協(xié)議允許從不同節(jié)點同時進(jìn)行總線訪問。如果多個節(jié)點訪問總線，則需要進(jìn)行仲裁。如果多個節(jié)點訪問總線，則需要進(jìn)行仲裁。CAN中使用的總線訪問方法是一種非破壞性的逐位仲裁，稱為具有沖突檢測和消息優(yōu)先級仲裁中使用的總線訪問方法是一種非破壞性的逐位仲裁，稱為具有沖突檢測和消息優(yōu)先級仲裁（CSMA / CD + AMP）的載波偵聽多路訪問。）的載波偵聽多路訪問。消息優(yōu)先級在消息優(yōu)先級在CAN標(biāo)識符中解碼。標(biāo)識符中解碼。當(dāng)總線處于空閑狀態(tài)時，幾個節(jié)點可以開始傳輸幀。當(dāng)總線處于空閑狀態(tài)時，幾個節(jié)點可以開

22、始傳輸幀。 每個節(jié)點在完整消息期間從總線逐位讀回，每個節(jié)點在完整消息期間從總線逐位讀回，并將發(fā)送的比特值與接收的比特值進(jìn)行比較。并將發(fā)送的比特值與接收的比特值進(jìn)行比較。根據(jù)定義，具有主導(dǎo)值的位將覆蓋具有隱性值的位（這必須由收發(fā)器提供）。根據(jù)定義，具有主導(dǎo)值的位將覆蓋具有隱性值的位（這必須由收發(fā)器提供）。CAN通訊的鏈路層通訊的鏈路層Producer-consumerPage 23Confidential Property of Schneider Electric | CAN 的生產(chǎn)者和消費者的生產(chǎn)者和消費者該該寫入對象服務(wù)將數(shù)據(jù)幀從一個節(jié)點（生產(chǎn)者）發(fā)送到一個或多個接收節(jié)點（消費者）。寫入對

23、象服務(wù)將數(shù)據(jù)幀從一個節(jié)點（生產(chǎn)者）發(fā)送到一個或多個接收節(jié)點（消費者）。這并不意味著一個節(jié)點將接受消息，這意味著這并不意味著一個節(jié)點將接受消息，這意味著某些站點對此某些站點對此信息感興趣信息感興趣。這。這項服務(wù)是經(jīng)典的項服務(wù)是經(jīng)典的CAN通信服務(wù)。通信服務(wù)。第二通信服務(wù)是請求特定消息。第二通信服務(wù)是請求特定消息。 此讀取對象服務(wù)由一個或多個消費者啟動。此讀取對象服務(wù)由一個或多個消費者啟動。因此，這些節(jié)點將傳輸所謂的遠(yuǎn)程幀。因此，這些節(jié)點將傳輸所謂的遠(yuǎn)程幀。 擁有所請求信息的節(jié)點將傳送相應(yīng)的數(shù)據(jù)幀。擁有所請求信息的節(jié)點將傳送相應(yīng)的數(shù)據(jù)幀。CAN通訊的鏈路層通訊的鏈路層總線仲裁Page 24Conf

24、idential Property of Schneider Electric | CAN 的總線仲裁的總線仲裁CAN通訊的數(shù)據(jù)幀通訊的數(shù)據(jù)幀4種數(shù)據(jù)幀Page 25Confidential Property of Schneider Electric | CAN 的的4種數(shù)據(jù)幀種數(shù)據(jù)幀 數(shù)據(jù)幀：這些幀將數(shù)據(jù)從生產(chǎn)者傳輸?shù)较M者，而不保證將被處理。 遠(yuǎn)程幀：這些請求幀由客戶端發(fā)送到服務(wù)器以請求傳輸數(shù)據(jù)幀（標(biāo)識符將具有與請求相同的值）。 錯誤幀：當(dāng)站檢測到總線上存在錯誤時，會發(fā)送這些幀。 過載幀：這些幀被發(fā)送以要求連續(xù)幀之間的額外的時間間隔（數(shù)據(jù)或請求）。CAN通訊的模型通訊的模型幀結(jié)構(gòu)以及CA

25、N2.0A和CAN2.0BPage 26Confidential Property of Schneider Electric | CAN數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu) 幀起始和幀結(jié)束幀起始和幀結(jié)束-表示幀開始或結(jié)束 仲裁段仲裁段-表示幀的優(yōu)先級 控制段控制段-表示數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)及保留位的段 數(shù)據(jù)段數(shù)據(jù)段-數(shù)據(jù)的內(nèi)容，可發(fā)送 08 個字節(jié)的數(shù)據(jù) CRC段段-用于檢驗數(shù)據(jù)的正確與否 ACK-表示確認(rèn)正常接收的段 CAN的的2.0A和和2.0B CAN針對ID參數(shù)規(guī)定了兩種不同的格式。其中標(biāo)準(zhǔn)消息格式用了11位的ID，而擴展消息格式用了29位的ID。CAN 2.0A-只規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)消息格式（擴展消息會被認(rèn)為是錯

26、誤）CAN 2.0B active-能處理標(biāo)準(zhǔn)和擴展消息格式CAN 2.0B passive-處理標(biāo)準(zhǔn)消息，忽略擴展消息 CAN控制器必須完全支持控制器必須完全支持11位信息包括收、發(fā)，和必須支持接收擴展幀位信息包括收、發(fā)，和必須支持接收擴展幀CAN通訊的模型通訊的模型CANopen的應(yīng)用層Page 27Confidential Property of Schneider Electric |CANopen的4種標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)CANopen的對象字典CANopen的標(biāo)識符CANopen的CIA405功能塊CIA402的流程CANopen通訊的模型通訊的模型模型-應(yīng)用層Page 28Confident

27、ial Property of Schneider Electric | 4種標(biāo)準(zhǔn)種標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)服務(wù)1.網(wǎng)絡(luò)管理：參數(shù)設(shè)置，啟動，監(jiān)視(主/從)2.實時小容量過程數(shù)據(jù)(8字節(jié))傳送：SDO =Service Data Object (客戶端-服務(wù)器) 4.管理同步(SYNC),時基參數(shù)，致命錯誤的預(yù)定義信息：SFO = Special Function Object CANopen 定義：定義：數(shù)據(jù)怎樣傳輸： DS-301通信描述文件適用于所有產(chǎn)品、 定義每種信息COB-ID標(biāo)示符的分配什么樣的數(shù)據(jù)： DS-4XX 產(chǎn)品描述文件對每個產(chǎn)品家族進(jìn)行詳細(xì)規(guī)定 (discrete I/O, analog

28、ue I/O, variable speed drives, encoders, etc.)這些功能通過設(shè)備對象詞典OD =Object Dictionary進(jìn)行描述CANopen通訊的模型通訊的模型DS301 DS4XXPage 29Confidential Property of Schneider Electric | DS301描述OD和通信配置文件區(qū)域中的對象的一般結(jié)構(gòu)：索引1000到1FFF。適用于所有CANopen產(chǎn)品。 DS-4xx 設(shè)備模型設(shè)備模型: 描述各種類型產(chǎn)品（離散量I / O模塊，模擬I / O，變頻器，測量儀器）的相關(guān)對象。 標(biāo)準(zhǔn)對象：索引6000到9FFF 具體

29、對象：索引20005FFF 一些對象是強制性的，其他對象是可選的。 它們可以在只讀模式或讀/寫模式下訪問。 PDO用于實時傳輸少量的過程少量的過程數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)（ = 8 bytes ） 一個 PDO 可以由對象字典中幾個不同索引的數(shù)據(jù)組成，規(guī)劃方式則是透過對象字典中對應(yīng) PDO mapping 及 PDO 參數(shù)的索引。 此服務(wù)不需確認(rèn)不需確認(rèn)。 PDO 分為兩種：傳送用的 TPDO 及接收用的 RPDO。一個節(jié)點的 TPDO 是將數(shù)據(jù)由此節(jié)點傳輸?shù)狡渌?jié)點，而 RPDO 則是接收由其他節(jié)點傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。 PDO 可以用同步同步或異步異步的方式傳送： 同步的 PDO 是由 SYNC 信號觸發(fā)，而異步

30、的 PDO 是由節(jié)點內(nèi)部的條件或其他由節(jié)點內(nèi)部的條件或其他外部條件觸發(fā)外部條件觸發(fā)。例如若一個節(jié)點規(guī)劃為允許接受其他節(jié)點產(chǎn)生的 TPDO 請求，則可以由其他節(jié)點送出一個沒有數(shù)據(jù)但有設(shè)置 RTR 位元的 TPDO（TPDO 請求），使該節(jié)點送出需求的數(shù)據(jù)。PDO詳細(xì)描述 PDO 每個發(fā)送或接收PDO在對象字典中由兩個對象對象字典中由兩個對象描述。 PDO通信參數(shù)指示如何傳輸或發(fā)送的： 使用的COB-ID 使用的發(fā)送/接收模式 對于發(fā)送PDO，2個消息之間的最小時間（禁止時間） PDO映射參數(shù)指示傳輸哪些數(shù)據(jù)： 對象字典OD中的對象列表 每個對象的大小PDO詳細(xì)描述 PDO通訊內(nèi)容和工作方式PDO

31、詳細(xì)描述 TPDO TPDO的地址0 x180019FFPDO詳細(xì)描述 TPDO TPDO的地址0 x1A001BFFPDO詳細(xì)描述 RPDO RPDO的地址0 x140015FFPDO詳細(xì)描述 TPDO RPDO的地址0 x160017FF PDO的的觸發(fā)方式：的的觸發(fā)方式：事件觸發(fā)：事件觸發(fā)：當(dāng)數(shù)據(jù)變化時，立刻發(fā)送出去，不需要等待主機輪詢才發(fā)送，所以實時性好，而且避免重復(fù)數(shù)據(jù)占用大量總線占用資源，就像數(shù)據(jù)壓縮了一樣。事件驅(qū)動類型的RPDO可立即處理收到的數(shù)據(jù)。遠(yuǎn)程請求或輪詢：遠(yuǎn)程請求或輪詢：此方式就像485通信一樣，主控主動遠(yuǎn)程請求或者輪詢，子設(shè)備才發(fā)送PDO。因為市面上有一些不支持遠(yuǎn)程幀

32、的CAN控制器，不建議使用。同步傳輸：同步傳輸：CAN總線上有一個設(shè)備作為SYNC信號的生產(chǎn)者，其他設(shè)備作為消費者。生產(chǎn)者和消費者都又SYNC計數(shù)功能，消費者計數(shù)到一定時（1240），自動發(fā)送PDO。if(同步傳輸同步傳輸&事件觸發(fā)事件觸發(fā))：顧名思義，不僅滿足定時還滿足事件觸發(fā)，才發(fā)送PDO。PDO詳細(xì)描述 PDO的觸發(fā)方式 PDO的的觸發(fā)方式：的的觸發(fā)方式：事件觸發(fā)：事件觸發(fā)：當(dāng)數(shù)據(jù)變化時，立刻發(fā)送出去，不需要等待主機輪詢才發(fā)送，所以實時性好，而且避免重復(fù)數(shù)據(jù)占用大量總線占用資源，就像數(shù)據(jù)壓縮了一樣。事件驅(qū)動類型的RPDO可立即處理收到的數(shù)據(jù)。遠(yuǎn)程請求或輪詢：遠(yuǎn)程請求或輪詢：此方式

33、就像485通信一樣，主控主動遠(yuǎn)程請求或者輪詢，子設(shè)備才發(fā)送PDO。因為市面上有一些不支持遠(yuǎn)程幀的CAN控制器，不建議使用。同步傳輸：同步傳輸：CAN總線上有一個設(shè)備作為SYNC信號的生產(chǎn)者，其他設(shè)備作為消費者。生產(chǎn)者和消費者都又SYNC計數(shù)功能，消費者計數(shù)到一定時（1240），自動發(fā)送PDO。if(同步傳輸同步傳輸&事件觸發(fā)事件觸發(fā))：顧名思義，不僅滿足定時還滿足事件觸發(fā)，才發(fā)送PDO。PDO詳細(xì)描述 PDO的觸發(fā)方式 PDO的的觸發(fā)方式的的觸發(fā)方式：PDO詳細(xì)描述 PDO的觸發(fā)方式 PDO的非周期傳輸方式：的非周期傳輸方式：PDO詳細(xì)描述 PDO的非周期傳輸方式事件事件product

34、 XSYNCSYNCSYNCSYNCTxPDO_PXSYNCSYNCSYNCSYNCTxPDO_PX遠(yuǎn)程請求遠(yuǎn)程請求product XSYNCSYNCTxPDO_PX遠(yuǎn)程請求遠(yuǎn)程請求product X非周期 傳輸方式0請求（輪詢） - 通過接收遠(yuǎn)程觸發(fā)傳輸類型= 252 PDO的周期傳輸方式：的周期傳輸方式：PDO詳細(xì)描述 PDO的周期傳輸方式SYNCSYNCSYNCSYNCTxPDO_PXSYNCSYNCSYNCSYNCSYNCSYNCSYNCSYNCTxPDO_PXTxPDO_PX例當(dāng)例當(dāng)n = 3例當(dāng)例當(dāng) n = 3周期傳輸在同步信號之后 傳輸方式1240（SYNC個數(shù)） PDO的事件：

35、的事件：PDO詳細(xì)描述 PDO的事件觸發(fā)事件事件product XTxPDO_PXTxPDO_PXTxPDO_PXSYNCSYNCSYNCSYNCSYNCSYNCSYNCSYNCSYNCSYNC遠(yuǎn)程請求遠(yuǎn)程請求product X遠(yuǎn)程請求遠(yuǎn)程請求product X事件觸發(fā)傳輸方式254制造商特定事件，255設(shè)備子協(xié)議約定事件觸發(fā)傳輸方式253，在收到遠(yuǎn)程請求后發(fā)送 為了確保能夠發(fā)送具有低優(yōu)先級的對象，可以分配一個PDO的2個傳輸之間的最小時間。 該參數(shù)用于TxPDO通信參數(shù)對象索引0 x1800至0 x19FF中的“禁止時間”參數(shù)。PDO的禁止時間 PDO的inhabit time 服務(wù)數(shù)據(jù)對象

36、服務(wù)數(shù)據(jù)對象(SDO) SDO常用于存取讀取或設(shè)定節(jié)點的參數(shù)數(shù)據(jù)。提供對象字典的節(jié)點稱為SDO 服務(wù)器，存取對象字典的節(jié)點稱為SDO 客戶端。SDO 通訊一定由SDO 客戶端開始，并提供初始化相關(guān)的參數(shù)。 在CANopen的術(shù)語中，上傳上傳是指由 SDO 服務(wù)器 中讀取數(shù)據(jù)，而下載下載是指設(shè)定 SDO 客戶端 的數(shù)據(jù)。 由于對象字典中的數(shù)據(jù)長度可能超過8個字節(jié)，無法只用一個CAN數(shù)據(jù)包傳輸，SDO也支援長數(shù)據(jù)包的分割（segmentation）和合并（desegmentation）。這樣的對象有二種：SDO下載下載/上傳上傳（SDO download/upload）及SDO區(qū)塊下載區(qū)塊下載/上

37、傳上傳（SDO Block download/upload）。CANopen協(xié)議較新版本支持SDO區(qū)塊傳輸，可以允許傳輸大量的數(shù)據(jù)，且傳輸?shù)膐verhead可以較低。 負(fù)責(zé)處理SDO數(shù)據(jù)傳輸?shù)腃OB ID可在對象字典中設(shè)置。在對象字典的索引0 x1200至0 x127F可設(shè)定SDO 服務(wù)器的COB ID，最多可設(shè)定到127個。而SDO 客戶端可以在對象字典的索引0 x1280至0 x12FF中設(shè)定。不過預(yù)定義連結(jié)預(yù)定義連結(jié)（pre-defined connection set）定義在開機后（Pre-operational狀態(tài)）可用來設(shè)定設(shè)備組態(tài)的SDO。 接收用的COB ID為0 x600 +

38、節(jié)點ID，而傳送用的COB為0 x580 +節(jié)點ID。SDO SDO的詳細(xì)說明SFO SYNC對象 SYNC是CANopen管理各節(jié)點同步數(shù)據(jù)收發(fā)的一種方法，相當(dāng)于網(wǎng)絡(luò)節(jié)拍，基于同步的PDO按照這個網(wǎng)絡(luò)節(jié)拍來執(zhí)行實時數(shù)據(jù)的收發(fā)。SYNC屬于生產(chǎn)/消費型通訊方式，網(wǎng)絡(luò)中有且只有一個SYNC生產(chǎn)者，一般有多個消費者，其網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識符優(yōu)先級很高，一般設(shè)置為0 x80，基本上除了NMT優(yōu)先級最高。SYNC生產(chǎn)者按照固定頻率發(fā)送SYNC報文，需要SYNC的節(jié)點(消費者)將其接收并計數(shù)，當(dāng)計數(shù)值達(dá)到節(jié)點相應(yīng)TPDO要求時，該TPDO映射的數(shù)據(jù)被發(fā)送(根據(jù)PDO傳輸類型也可能是映射數(shù)據(jù)更新)，此過程中SYNC生

39、產(chǎn)者提供網(wǎng)絡(luò)節(jié)拍，各消費者以節(jié)拍周期的倍數(shù)執(zhí)行數(shù)據(jù)傳輸功能。 在CANopen網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用SYNC要注意以下幾點： 1. SYNC并不是主節(jié)點必須的功能，不一定要和NMT放在同一節(jié)點上，實際網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中可以在網(wǎng)絡(luò)中找一個任務(wù)較少、實時性好的節(jié)點來作為SYNC生產(chǎn)者，SYNC消費者可以有多個，但是生產(chǎn)者同時只能有一個存在。 2. SYNC是不帶數(shù)據(jù)的，以使報文盡可能短，目的是為了加快其傳輸，減少網(wǎng)絡(luò)占用。 3. SYNC發(fā)出后，需要發(fā)送數(shù)據(jù)的PDO要在規(guī)定時間段內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)，這個時間段叫做時間窗口(對象1006H指定)，要小于SYNC節(jié)拍周期，以便每個周期留一定時間來進(jìn)行其他類型的網(wǎng)絡(luò)通訊。SFO S

40、YNC對象 SYNC是CANopen管理各節(jié)點同步數(shù)據(jù)收發(fā)的一種方法，相當(dāng)于網(wǎng)絡(luò)節(jié)拍，基于同步的PDO按照這個網(wǎng)絡(luò)節(jié)拍來執(zhí)行實時數(shù)據(jù)的收發(fā)。SYNC屬于生產(chǎn)/消費型通訊方式，網(wǎng)絡(luò)中有且只有一個SYNC生產(chǎn)者，一般有多個消費者，其網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識符優(yōu)先級很高，一般設(shè)置為0 x80，基本上除了NMT優(yōu)先級最高。SYNC生產(chǎn)者按照固定頻率發(fā)送SYNC報文，需要SYNC的節(jié)點(消費者)將其接收并計數(shù)，當(dāng)計數(shù)值達(dá)到節(jié)點相應(yīng)TPDO要求時，該TPDO映射的數(shù)據(jù)被發(fā)送(根據(jù)PDO傳輸類型也可能是映射數(shù)據(jù)更新)，此過程中SYNC生產(chǎn)者提供網(wǎng)絡(luò)節(jié)拍，各消費者以節(jié)拍周期的倍數(shù)執(zhí)行數(shù)據(jù)傳輸功能。 在CANopen網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用

41、SYNC要注意以下幾點：1. SYNC并不是主節(jié)點必須的功能，不一定要和NMT放在同一節(jié)點上，實際網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中可以在網(wǎng)絡(luò)中找一個任務(wù)較少、實時性好的節(jié)點來作為SYNC生產(chǎn)者，SYNC消費者可以有多個，但是生產(chǎn)者同時只能有一個存在。2. SYNC是不帶數(shù)據(jù)的，以使報文盡可能短，目的是為了加快其傳輸，減少網(wǎng)絡(luò)占用。3. SYNC發(fā)出后，需要發(fā)送數(shù)據(jù)的PDO要在規(guī)定時間段內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)，這個時間段叫做時間窗口(對象1006H指定)，要小于SYNC節(jié)拍周期，以便每個周期留一定時間來進(jìn)行其他類型的網(wǎng)絡(luò)通訊。4.SYNC常用于伺服的數(shù)據(jù)的同步輸入獲取或更新輸出（例如軸控制）。SFO SYNC對象 兩個連續(xù) SY

42、NC 消息之間的時間段稱為通訊循環(huán)周期，可以在 SYNC 生產(chǎn)者的對象字典（對象索引為十六進(jìn)制的 1006）中進(jìn)行調(diào)整。 同步傳輸 PDO 在接收到 SYNC 消息后的指定時間范圍內(nèi)開始傳輸。此時間范圍稱同步窗口長度，可在所有必須傳輸同步 PDO 的設(shè)備的對象字典（對象索引為十六進(jìn)制的 1007）中進(jìn)行配置。SFO 時間戳對象 時間戳對象提供所有設(shè)備作為統(tǒng)一的時間基準(zhǔn)。 這個時間是以6個字節(jié)編碼的，代表從1984年1月1日起的絕對時間（毫秒）。SFO EMCY 當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障（電流，電壓，溫度，通訊等）時，會觸發(fā)EMCY通訊幀。 EMCY的COB-ID存儲在對象字典主索引為0 x1014的對象

43、內(nèi)。 使用EMCY信息前要確認(rèn)0 x1014對象的第31位為0，即EMCY信息是有效的。 設(shè)備內(nèi)產(chǎn)生某些特定的內(nèi)部錯誤，會觸發(fā)EMCY信息的發(fā)送，發(fā)生過的錯誤記錄在索引為0 x1003的對象中SFONode guard 和Heart beatPage 49Confidential Property of Schneider Electric | 為了檢測通訊為了檢測通訊中斷，節(jié)點一般會提供中斷，節(jié)點一般會提供Node guard或或Heart beat服務(wù)服務(wù) 節(jié)點保護(hù)服務(wù)：通過每隔一定間隔（壽命）發(fā)送“remote transmit request” （遠(yuǎn)程發(fā)送請求） （RTR）來掃描節(jié)點。

44、通過將“保護(hù)時間”與“壽命系數(shù)”相乘來計算得出“壽命”，一旦“壽命”到期，如果節(jié)點沒有收到（主站）RTR 就會觸發(fā)一個“Life Guarding” （壽命保護(hù)）故障， 并發(fā)送一個緊急電報（EMCY）： 假如設(shè)置了“Guard Time” （保護(hù)時間）為500 ms，“Life Time Factor” （使用期限系數(shù)）為4， Life Time（生存期限）為4 x 500 ms = 2秒。 心跳服務(wù)：如果選擇此服務(wù)，“Master Consumer Time of Node”（節(jié)點的消費時間）參數(shù)必須大于“Node Heartbeat的Producer Time”（心跳的生產(chǎn)時間）。如果當(dāng)前

45、配置的節(jié)點的“Master Consumer Time of Node”（節(jié)點的消費時間）為0，則不啟動心跳服務(wù)。 在“節(jié)點的消費時間”過去之后沒有收到“心跳信息”，變頻器就會觸發(fā)一個“心跳”事件并發(fā)送一個緊急電報（EMCY）。 Node guard和Heart beat服務(wù)只能選擇一種。CANopen通訊的模型通訊的模型對象字典-ODPage 50Confidential Property of Schneider Electric | 對象字典對象字典對象詞典OD是一序列對象組，可以通過以下方式進(jìn)行訪問： 16位索引號 有時候加上8位子索引號描述了產(chǎn)品的所有功能，描述采用ASCII格式的E

46、DS 表格文件（Electronic Data Sheet）這種描述使用嚴(yán)格的語法，并可用于總線配置工具(例如 Sycon 等) EDS文件文件： 對象字典描述了產(chǎn)品所有CANopen通訊功能 這些描述使用EDS (Electronic Data Sheet)文件來描述 EDS文件有嚴(yán)格的格式，并可以被編程軟件所使用 (SoMachine、Unity、Sycon 等等.)CANopen通訊的模型通訊的模型對象字典-ODPage 51Confidential Property of Schneider Electric | 對象字典的結(jié)構(gòu)對象字典的結(jié)構(gòu)：CANopen通訊的模型通訊的模型NMTP

47、age 52Confidential Property of Schneider Electric | 網(wǎng)絡(luò)管理網(wǎng)絡(luò)管理 NMT狀態(tài)表如右圖所示狀態(tài)表如右圖所示 NMT 主站控制的狀態(tài)轉(zhuǎn)換主站控制的狀態(tài)轉(zhuǎn)換: 允許的通訊操作類型1: Start_Remote_Nodea. NMT2: Stop_Remote_Nodeb. Node Guard3: Enter_Pre-Operational_Statec. SDO4: Reset_Noded. EMCY5: Reset_Communicatione. PDO.6: Node initialisation stoppedCANopen通訊的模型通訊的模型默認(rèn)標(biāo)識符的分配Page 53Confidential Property of Schneider Electric | 標(biāo)識符標(biāo)識符把COB-ID 標(biāo)示符分成兩個部分: 功能代碼功能代碼用于對以下對象進(jìn)行編碼： 處于接收模式的2 PDOs, 處于傳送模式的2 PDOs, 1 SDO, 1 EMCY 對象, 1 Node Guarding 標(biāo)示符, 1 SYNC 對象, 1 Time Stamp 對象和一個節(jié)點保護(hù). N