CANopen的起源

德國Bosch公司于1983年研發CAN協議，用于汽車傳動系統的網絡通訊，之后稱為國際標準ISO11898。CANopen 是基于CAN-bus分布式工業控制技術的標準，它是由生產廠商和用戶聯合CiA（CAN in Automaion）共同開發的，并于2002年成為CENELEC EN 50325-4標準。

如今，CANopen協議已廣泛用于電機控制（步進/伺服電機）中，也應用于：如機器人技術（自動化機器人、傳送帶和其他工業機械）、醫療類（X射線發生器，注射器，病床和透析設備）、汽車行業（農業，鐵路，拖車，重型，海洋等）。

CANopen的優勢

• 硬件優勢

1. CAN協議最大的突出特點是錯誤檢測，限制和處理。當CAN設備檢測到總線錯誤時，會拒絕之前接收到的位序列，然后發送“錯誤幀”，其完全由CAN芯片本身處理，不需要人為編程。
2. 報文短幀結構，CAN報文通常只有8個字節，數據幀非常短，在抗干擾能力上具有先天的優勢。

• 軟件優勢

1. 關于CANopen協議的資料，網上一堆，任何人都可以下載到，我們常用的DS301，DS402，幾乎人手一本，猶如葵花寶典（PS:無需自宮，至少我沒有-。-），一定要來一本，有需要也可以聯系小譜。
2.  CANopen協議的開發，開源項目非常多，網上有很多基于MCU的精簡源碼。當然想要開發完整的CANopen協議棧，是很艱辛的工作，想要做好非常難。

選擇CANopen的原因

CANopen對于運動控制來說是一款優秀的通訊協議，采用了面向對象的一些設計思路，比如對象字典，過程數據對象（PDO），服務數據對象（SDO）等等。

CANopen在歐洲已成為最普通的協議，任何一家自動化公司都有CANopen的通訊接口，也成了低配。低配并不代表不好，只是說明其性價比更高。CANopen定義了完整的同步控制機制，使其成為主流的運動控制協議。

關于CANopen的九個基本概念

1. DCF

  設備配置文件（Device configuration file），是加強版的 EDS，可以設置節點 ID 及通信速度。

2. EDS

    電子數據表格，是描述一臺從站設備的屬性，參數的文件，是對從站設備對象字典的描述。EDS不是必須的，例如Bechkoff的主站就不需要從站提供EDS文件，但大多數的主站配置軟件都需要。

3. 復位節點

    當設備遇到異常（如從站斷線后重連），主控會發送“復位節點”，驅動器恢復出廠值，而且連CAN通訊參數也恢復成默認值。FD，JD伺服是除了CAN通訊參數外，其他配置參數恢復出廠值。

4. EMCY

    緊急服務用于設備發生致命錯誤（例如傳感器故障）的情況，從而使其可以向網絡的其余部分指示此錯誤，一般伺服斷電后，其電容電量能保證其發送該條報文。

5. 心跳，節點保護

    配置心跳參數，設置心跳周期，心跳消費時間，這個消費者時間實際上是作為一個超時參數。主站收到一個心跳后，開始計時，如果在超時時間內沒有收到下一個心跳，則認為從站離線，并報告錯誤，按照用戶配置的錯誤處理方法處理。

網絡中的每個節點都可以配置心跳，主站可以監聽從站，從站可以監聽主站，從站還可以監聽從站。這里有一個生產者、消費者的概念，總線上的設備定義自己是心跳的生產者，還是消費者。生產者產生心跳，消費者監聽心跳，然后在捕捉到異常后做出對應的處理。

  節點保護，其作用類似心跳，但可以讀取從站設備的CANopen通訊狀態（初始化，預操作，操作中，停止），屬于DS301的范疇。

6. DS301和DS402的區別

    DS301就是一個通訊協議棧，DS402是建立在DS301的上層協議，屬于伺服類的控制協議，協議中規定好每個對象字典的作用。譜思的產品PMC007CxSxPx采用工業標準CANOPEN DS301控制協議，適合各種高精度、寬范圍的工業應用。

7. 對象字典

  CANopen對象字典是CANopen協議最為核心的概念。所謂的對象字典就是一個有序的對象組，每個對象采用一個16位的索引值來尋址，這個索引值通常被稱為索引，其有效范圍在0x1000到0x9FFF之間。為了允許訪問數據結構中的單個元素，同時也定義了一個8位的索引值，這個索引值通常被稱為子索引。每個CANopen設備都有一個對象字典，對象字典包含了描述這個設備和它的網絡行為的所有參數。可以這么理解，從字面去解讀，對象字典就是一本字典，CANopen設備知道的和可以做的行為都在這本字典里的某個位置，不管它想做什么，只要它要實施動作都要以字典為參考對象，以此確認可行性。

    例如你的上位機收到了一報文，由于可以訪問對象字典的對象是SDO，首先要判斷它是SDO對象，那么你的程序就需要按照SDO中指定的索引和子索引去查找對象字典（一個排好序的數據結構集），找到相應的對象后按照SDO中的指令去操作這個對象，例如把一個值賦給字典中的變量。

8. SDO

這個很簡單，就是類似串口的一發一回模式，主站發送請求幀，從站回復應答幀。

大家看幾個例子就明白了。

主站發送：605 2F 03 20 00 07 00 00 00

從站響應：585 60 03 20 00 00 00 00 00

主站向節點ID為5的設備發起寫請求，請求的索引地址為0x2003,子地址為0x00，寫入的數據為7，對應PMC007對象字典中的波特率設置參數，寫入數據7表示設置波特率為800Kbit/s。從站響應60表示寫入成功。

主站發送：605 23 04 60 00 80 0C 00 00

從站響應：585 80 04 60 00 22 00 00 08

主站向節點ID為5的設備發起寫請求，請求的索引地址為0x6004,子地址為0x00，寫入的數據為0xC80(3200)，對應PMC007對象字典中的步進命令，寫入數據3200表示讓電機執行3200步步進。從站響應80表示寫入失敗，錯誤碼為0x08000022

9. PDO

PDO通信是基于生產者/消費者（Producer/Consumer）模型，主要用于傳輸實時數據。產生數據的節點將帶有自己節點號的數據放到總線上，需要該數據的節點可以配置為接收該節點發送的數據。PDO的傳輸是由事件觸發的，這樣的事件可以是代表一個PDO變量的變化；可以是時間的過期或者是接收到一個特定的消息。過程數據直接在一個CAN消息中傳輸而不需要協議頭文件。一個PDO的長度是在0到8個字節之間。

• PDO傳輸類型定義

0：PDO在收到SYNC后發送，但不是周期的；

1-240:PDO在收到SYNC后發送，周期發送，該值為兩次發送PDO之間的間隔的SYNC個數;

255:事件觸發；

• PDO配置示例

PMC007CxSxPx支持通過SDO配置PDO映射，以配置GPIO值為TPDO1為示例，發送的SDO為:

設置通信的COB-ID為187，即節點ID為7的設備接收該PDO

主站發送：605 23 00 18 01 87 01 00 00

設置為事件觸發

主站發送：605 2F 00 18 02 FF 00 00 00

設置Inhibit time為5ms

主站發送：605 2B 00 18 03 32 00 00 00

設置Event time為1000ms

主站發送：605 2B 00 18 05 E8 03 00 00

設置映射條目數1

主站發送：605 2F 00 1A 00 01 00 00 00

設置映射參數，將0x6012映射到TPDO1

主站發送：605 23 00 1A 01 10 00 12 60

配置完成后PMC007會每隔1s發出PDO報文，當GPIO端口有變化時也會發出該報文

PDO映射內容：187 03 00

該報文表示GPIO1和GPIO2為高電平。

關于CANopen的簡介就到這了，歡迎補充和詢問

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