在閱讀有關CAN總線的文章時，你肯定會遇到“CANopen”這個詞，它其實是一個基于CAN 的通信系統(tǒng)。CANopen 在基本術語中可以定義為在CAN 總線傳輸數(shù)據(jù)時使用的通信語言。發(fā)送者和接收者對數(shù)據(jù)信息的定義需要遵循共同的標準。

與CAN 總線底層協(xié)議包含物理層和數(shù)據(jù)鏈路層相比，CANopen 則是包含網(wǎng)絡層、傳輸層、會話層、表示層、應用層這五個層次的高層協(xié)議。

在CAN總線上這些協(xié)議層之間都是獨立的。

在CAN總線上這些協(xié)議的功能描述如下：

盡管CAN 總線已經(jīng)成功的應用在很多行業(yè)，但是為了讓它能夠應用在更多的領域，CANopen 被設計出來。最初CANopen 是為面向運動的機器控制系統(tǒng)設計的，如今它在各個領域都得到了應用，例如：

Robotics（機器人）

Medical equipment（醫(yī)療設備）

Stepper and servo motors（步進電機和伺服電機）

Food processing（食品加工）

Automation（自動化）

Off-road vehicles（非公路車輛）

Marine electronics（船用電子設備）

Railway application（鐵路應用）

Building automation（建筑自動化）

Mechanical manufacturing（機械制造）

Industrial machinery（工業(yè)機械）

Security monitoring（安防）

CANopen 使設計人員能夠執(zhí)行各種功能，使CAN 總線更適合于嵌入式網(wǎng)絡應用，如車內(nèi)網(wǎng)絡。它提供了高度靈活的配置功能。使用CAN-open，能夠做到：

實現(xiàn)設備網(wǎng)絡行為

影響和控制網(wǎng)絡行為

溝通和處理數(shù)據(jù)

設備內(nèi)部故障提示

設備能夠點對點通信

定義內(nèi)部設備結構

允許數(shù)據(jù)速率在10kbps-1000kbps 間調(diào)整

CANopen 的內(nèi)部設備結構有三個主要的邏輯部分：

CANopen 消息幀格式: CANopen 的消息幀格式和CAN總線的相似。它包含了的COB-ID 和控制位，為了避免和CAN 總線的COB-ID 沖突，所有的COB-ID 均不相同。

CANopen 協(xié)議：

一個CANopen協(xié)議棧實現(xiàn)幾個CANopen COB與對應速率的CANopen 通信。CANopen 協(xié)議由以下部分組成：

數(shù)據(jù)對象服務協(xié)議（SDO）

SDO服務使CANopen節(jié)點能夠通過CAN網(wǎng)絡讀取、編輯、更改或訪問另一節(jié)點對象字典的值

這是一種確認的通信服務，由兩個具有不同CAN標識符的CAN數(shù)據(jù)幀組成

在以CAN為傳播媒介上建立兩個CANopen設備之間的對等“客戶端-服務器”的通信Server（服務端）: 訪問對象字典的所有者Client（客戶端）: 訪問對象字典并啟動與專用SDO“服務器”通信的設備

盡管SDO 非常靈活，但OVERHEAD 的存在使其不太適合實時數(shù)據(jù)操作。為了解決這個問題，使用了進程數(shù)據(jù)對象協(xié)議。

進程數(shù)據(jù)對象協(xié)議（PDO）

PDO 通常被視為一個重要的CANopen 協(xié)議，因為它承載了大量的信息

CANopen 使用進程數(shù)據(jù)對象（PDO）跨CANopen 節(jié)點在實時操作數(shù)據(jù)中傳播高優(yōu)先級控制和狀態(tài)信息

PDO 由單個CAN 幀組成，可在單個幀內(nèi)僅傳送多達8字節(jié)的應用程序數(shù)據(jù)，其中包含多個對象參數(shù)值Producer（生產(chǎn)者）: 它產(chǎn)生要傳輸?shù)街鳈C的數(shù)據(jù)Consumer（消費者）：這里的主機就是消費者。它從生產(chǎn)者那里接收數(shù)據(jù)

網(wǎng)絡管理協(xié)議（NMT）

NMT 服務定義CANopen 設備的通信方式。在接收到NMT 協(xié)議時，CANopen 設備被迫轉換到命令的NMT 狀態(tài)。NMT 狀態(tài)機包括：

初始化狀態(tài)（設備在通電或復位后進入初始化狀態(tài)）

預運行狀態(tài)

運行狀態(tài)

停止狀態(tài)

NMT 協(xié)議發(fā)送單個CAN 幀，數(shù)據(jù)長度為2字節(jié)，CAN ID為0。它包含命令標識符/功能代碼（第一位），它代表請求狀態(tài)，對于NMT，如果將其設置為顯性狀態(tài)0，則所有節(jié)點都必須執(zhí)行該命令。節(jié)點ID——作為指定的名字，包含需要遵守狀態(tài)轉換命令的模塊ID。

在NMT中，模塊需要使用SDO協(xié)議操作，因為PDO僅在操作狀態(tài)下才可運作。

特殊功能協(xié)議

為了產(chǎn)生特定的網(wǎng)絡行為，CANopen提供了三種特定的協(xié)議：

Synchronisation Protocol（同步協(xié)議）：該協(xié)議允許同步多個設備。同步生成器或應用程序主機定期傳輸同步協(xié)議。根據(jù)預定義的連接設置，同步消息映射到單個CAN 幀，COB ID 為80h。（它不攜帶數(shù)據(jù)（DLC=0））

Emergency Protocol（應急協(xié)議）：任何內(nèi)部設備錯誤都會觸發(fā)應急協(xié)議。在這種情況下，緊急消息由故障設備發(fā)送。每個錯誤事件只傳輸一次。故障設備使用將CAN標識符COB ID 80h+（節(jié)點ID）分配給緊急消息的功能。如果CAN總線上的設備沒有新的錯誤，則不會繼續(xù)傳輸此類消息

Time-stamp protocol（時間戳協(xié)議）：允許CANopen系統(tǒng)的用戶調(diào)整特定的網(wǎng)絡時間，該時間戳映射到一個CAN幀，該幀具有6字節(jié)的數(shù)據(jù)。這6個字節(jié)中最初的4個字節(jié)代表“一天之中的時間”信息，4個字節(jié)存儲的都為毫秒信息，接下來的2個字節(jié)則為1984年1月1日0點這個數(shù)據(jù)信息。默認情況下，關聯(lián)的CAN幀預設值為CAN標識符100h。

錯誤控制協(xié)議：監(jiān)聽CANopen 網(wǎng)絡

Heartbeat Protocol（防斷連協(xié)議）：防斷連協(xié)議驗證其可用性及NMT 有限狀態(tài)自動化（FSA）。對于CANopen 中的所有網(wǎng)絡。防斷連信號循環(huán)傳輸，以確認防斷連發(fā)生器的可用性。

Boot up protocol（啟動協(xié)議）：這表示一種獨特類型的錯誤控制協(xié)議。在進入NMT FSA 預運行狀態(tài)之前，它將作為NMT FSA 狀態(tài)初始化中的最終操作進行傳輸。接收到此消息表示

新設備已注冊到CANopen 網(wǎng)絡

更改網(wǎng)絡設置（當有新設備添加到CANopen 時）

它可以被認為是CANopen 網(wǎng)絡中出現(xiàn)錯誤情況的標志

審核編輯：湯梓紅