目前，CANopen通訊協(xié)議已經(jīng)在工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的使用，由于其面向?qū)ο蟮脑O(shè)計思路，CANopen協(xié)議已成為歐洲等國家的自動化公司標配的通訊接口之一。在本系列文章中，我們將介紹CANopen協(xié)議的基礎(chǔ)內(nèi)容，包括對象字典、服務(wù)、SDO、PDO和主/從站節(jié)點等。
1. 什么是CANopen？
CANopen是一種基于CAN的通信協(xié)議。這項協(xié)議非常有用，因為它可以讓設(shè)備、節(jié)點（如工業(yè)機械）之間具有現(xiàn)成的互操作性，并且提供了安裝前和安裝后配置設(shè)備的標準方法。CANopen最初是為面向運動的機器控制系統(tǒng)設(shè)計的，如今，它被廣泛用于電機控制（步進/伺服電機）領(lǐng)域，并在以下應(yīng)用中得到廣泛使用：
● 機器人技術(shù)（包括自動化機器人、傳送帶和其他工業(yè)機械）
● 醫(yī)療（包括X射線發(fā)生器、注射器、病人床和透析設(shè)備）
● 汽車（包括農(nóng)業(yè)、鐵路、拖車、重型、船舶等）
CANopen是一個基于CAN總線的"高層協(xié)議"，這意味著CAN總線（ISO 11898）就像集裝箱的卡車一般作為CANopen信息的"運輸工具"。在OSI模型中， CAN總線代表兩個最低層（物理層和數(shù)據(jù)鏈路層）。這意味著，CAN只是實現(xiàn)了帶有11位CAN ID、遠程傳輸（RTR）位和64個數(shù)據(jù)位（與更高層的協(xié)議相關(guān)）的字段的幀的傳輸。換言之，CAN總線在CANopen中的作用與在J1939協(xié)議相同。而CANopen則實現(xiàn)了OSI模型的第七層，并能夠適應(yīng)除CAN以外的其他數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議（例如EtherCAT、Modbus、Powerlink）。
值得關(guān)注的是，隨著CAN FD的推出，CANopen FD作為下一代CANopen標準，可能會發(fā)揮著越來越重要的作用。具體細節(jié)，歡迎到CiA官網(wǎng)中查看。
相較于CAN總線和J1939協(xié)議，CANopen協(xié)議新增了6個核心概念：
● 通信模式。設(shè)備/節(jié)點的通信有3種模式： 主/從站、客戶端/服務(wù)器和生產(chǎn)者/消費者。
● 通信協(xié)議。用于通信的協(xié)議，如配置節(jié)點（SDO）或傳輸實時數(shù)據(jù)（PDO）等。
● 設(shè)備狀態(tài)。一個設(shè)備支持不同的狀態(tài)，一個 "主站 "節(jié)點可以改變一個 "從站 "節(jié)點，包括重置等操作。
● 對象字典。每個設(shè)備都有一個OD，其中有指定設(shè)備配置等的條目，它可以通過SDO訪問。
● 電子數(shù)據(jù)表。EDS是OD條目的標準文件格式，它允許使用服務(wù)工具來更新設(shè)備。
● 設(shè)備設(shè)置文件。描述了I/O模塊（CiA 401）和運動控制（CiA 402）等供應(yīng)商獨立性
2. CANopen通信基礎(chǔ)知識
在CANopen網(wǎng)絡(luò)中，需要多個設(shè)備進行通信，例如，在工業(yè)自動化設(shè)置中，你可能有一個帶有多個伺服電機節(jié)點和一個控制接口/PC節(jié)點的機械臂。CANopen中存在著三種通信模式，每種模式都與我們所討論的CANopen協(xié)議緊密相連。下面將簡單介紹這三種模式：
第一， 主/從站。一個節(jié)點（例如控制接口）作為應(yīng)用主站或主控制器。它向從站設(shè)備（例如伺服電機）請求數(shù)據(jù)。這個過程被用于診斷或狀態(tài)管理。在標準應(yīng)用中，可以有0到127個從站。但需要注意，請注意：在單個CANopen網(wǎng)絡(luò)中，可以有不同的主機控制器共享同一個數(shù)據(jù)鏈路層。
第二， 客戶端/服務(wù)器?？蛻舳讼蚍?wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)請求，服務(wù)器回復(fù)請求的數(shù)據(jù)。例如，當應(yīng)用程序主站需要從站的OD中獲取數(shù)據(jù)時使用這一模式。從服務(wù)器上讀取是一種 "上傳"，而"寫入"是一種 "下載"（該術(shù)語采用服務(wù)器端的角度）。
第三， 消費者/生產(chǎn)者。該模式中生產(chǎn)者節(jié)點向網(wǎng)絡(luò)廣播數(shù)據(jù)，由消費者節(jié)點消費。生產(chǎn)者根據(jù)請求（拉模型）或沒有特定請求（推模型）發(fā)送此數(shù)據(jù)。
顯然，這些模型實際上是相同的，但為了術(shù)語的一致性，我們對它們進行了區(qū)分。
在下一篇文章中，我們將繼續(xù)講解CANopen通信基礎(chǔ)知識，歡迎關(guān)注以便第一時間獲取更新的內(nèi)容。虹科在CAN、CANopen等領(lǐng)域深耕多年，有著深厚的技術(shù)實力，目前已面向國內(nèi)市場推出了CANopen開發(fā)源代碼、CANopen數(shù)據(jù)記錄儀，和支持CANopen協(xié)議的網(wǎng)關(guān)、板卡、IO等產(chǎn)品。
