CANOPEN協(xié)議詳解

1、一、CAN-BUS介紹1CAN的根本概念、特點(diǎn) CAN 是 Controller Area Network的縮寫(xiě)以下稱(chēng)為 CAN，是 ISO*1國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化的串行通信協(xié)議。CAN 協(xié)議如表 3 所示涵蓋了 ISO 規(guī)定的 OSI 根本參照模型中的傳輸層、數(shù)據(jù)鏈路層及物理層。 CAN 協(xié)議中關(guān)于 ISO/OSI 根本參照模型中的傳輸層、數(shù)據(jù)鏈路層及物理層，具體有哪些定義如下圖。. ISO/OSI 根本參照模型ISO/OSI 根本參照模型各層定義的主要工程軟件控制7 層：應(yīng)用層由實(shí)際應(yīng)用程序提供可利用的效勞。6 層：表示層進(jìn)行數(shù)據(jù)表現(xiàn)形式的轉(zhuǎn)換。如：文字設(shè)定、數(shù)據(jù)壓縮、加密等的控制5 層：會(huì)話(huà)層為建

2、立會(huì)話(huà)式的通信，控制數(shù)據(jù)正確地接收和發(fā)送。4 層：傳輸層控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)捻樞?、傳送錯(cuò)誤的恢復(fù)等，保證通信的品質(zhì)。如：錯(cuò)誤修正、再傳輸控制。3 層：網(wǎng)絡(luò)層進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送的路由選擇或中繼。如：?jiǎn)卧g的數(shù)據(jù)交換、地址管理。硬件控制2 層：數(shù)據(jù)鏈路層將物理層收到的信號(hào)位序列組成有意義的數(shù)據(jù)，提供傳輸錯(cuò)誤控制等數(shù)據(jù)傳輸控制流程。 如：訪問(wèn)的方法、數(shù)據(jù)的形式。通信方式、連接控制方式、同步方式、檢錯(cuò)方式。 應(yīng)答方式、通信方式、包幀的構(gòu)成。 位的調(diào)制方式包括位時(shí)序條件。1 層：物理層規(guī)定了通信時(shí)使用的電纜、連接器等的媒體、電氣信號(hào)規(guī)格等，以實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的信號(hào)傳送。 如：信號(hào)電平、收發(fā)器、電纜、連接器等的形態(tài)?！咀ⅰ?/p>

3、 *1 OSI：Open Systems Interconnection 開(kāi)放式系統(tǒng)間互聯(lián) CAN的特點(diǎn) CAN 協(xié)議具有以下特點(diǎn)。 (1) 多主控制 在總線空閑時(shí)，所有的單元都可開(kāi)始發(fā)送消息多主控制。 最先訪問(wèn)總線的單元可獲得發(fā)送權(quán)。 (2) 消息的發(fā)送 在 CAN 協(xié)議中，所有的消息都以固定的格式發(fā)送?？偩€空閑時(shí)，所有與總線相連的單元都可以開(kāi)始發(fā)送新消息。兩個(gè)以上的單元同時(shí)開(kāi)始發(fā)送消息時(shí)，根據(jù)標(biāo)識(shí)符Identifier 以下稱(chēng)為 ID決定優(yōu)先級(jí)。ID 并不是表示發(fā)送的目的地址，而是表示訪問(wèn)總線的消息的優(yōu)先級(jí)。兩個(gè)以上的單元同時(shí)開(kāi)始發(fā)送消息時(shí)，對(duì)各消息 ID 的每個(gè)位進(jìn)行逐個(gè)仲裁比擬。仲裁獲

4、勝被判定為優(yōu)先級(jí)最高的單元可繼續(xù)發(fā)送消息，仲裁失利的單元那么立刻停止發(fā)送而進(jìn)行接收工作。 (3) 系統(tǒng)的柔軟性 與總線相連的單元沒(méi)有類(lèi)似于“地址的信息。因此在總線上增加單元時(shí)，連接在總線上的其它單元的軟硬件及應(yīng)用層都不需要改變。 (4) 通信速度 根據(jù)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模，可設(shè)定適合的通信速度。 在同一網(wǎng)絡(luò)中，所有單元必須設(shè)定成統(tǒng)一的通信速度。即使有一個(gè)單元的通信速度與其它的不一樣，此單元也會(huì)輸出錯(cuò)誤信號(hào)，阻礙整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的通信。不同網(wǎng)絡(luò)間那么可以有不同的通信速度。 (5) 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)請(qǐng)求 可通過(guò)發(fā)送“遙控幀 請(qǐng)求其他單元發(fā)送數(shù)據(jù)。 (6) 錯(cuò)誤檢測(cè)功能·錯(cuò)誤通知功能·錯(cuò)誤恢復(fù)功能 所

5、有的單元都可以檢測(cè)錯(cuò)誤錯(cuò)誤檢測(cè)功能。 檢測(cè)出錯(cuò)誤的單元會(huì)立即同時(shí)通知其他所有單元錯(cuò)誤通知功能。 正在發(fā)送消息的單元一旦檢測(cè)出錯(cuò)誤，會(huì)強(qiáng)制結(jié)束當(dāng)前的發(fā)送。強(qiáng)制結(jié)束發(fā)送的單元會(huì)不斷反復(fù)地重新發(fā)送此消息直到成功發(fā)送為止錯(cuò)誤恢復(fù)功能。 (7) 故障封閉 CAN 可以判斷出錯(cuò)誤的類(lèi)型是總線上暫時(shí)的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤如外部噪聲等還是持續(xù)的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤如單元內(nèi)部故障、驅(qū)動(dòng)器故障、斷線等。由此功能，當(dāng)總線上發(fā)生持續(xù)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤時(shí)，可將引起此故障的單元從總線上隔離出去。 (8) 連接 CAN 總線是可同時(shí)連接多個(gè)單元的總線。可連接的單元總數(shù)理論上是沒(méi)有限制的。但實(shí)際上可連接的單元數(shù)受總線上的時(shí)間延遲及電氣負(fù)載的限制。降低通信速度

6、，可連接的單元數(shù)增加；提高通信速度，那么可連接的單元數(shù)減少。2. CAN協(xié)議及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格 2.1 ISO 標(biāo)準(zhǔn)化的CAN協(xié)議 CAN 協(xié)議經(jīng) ISO 標(biāo)準(zhǔn)化后有 ISO11898 標(biāo)準(zhǔn)和 ISO11519-2 標(biāo)準(zhǔn)兩種。ISO11898和 ISO11519-2 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于數(shù)據(jù)鏈路層的定義相同，但物理層不同。 (1) 關(guān)于 ISO11898 ISO11898 是通信速度為 125kbps-1Mbps 的 CAN 高速通信標(biāo)準(zhǔn)。 目前，ISO11898 追加新規(guī)約后，成為 ISO11898-1 新標(biāo)準(zhǔn)。 (2) 關(guān)于 ISO11519 ISO11519 是通信速度為 125kbps以下的 CAN 低速

7、通信標(biāo)準(zhǔn)。 ISO11519-2 是 ISO11519-1 追加新規(guī)約后的版本?！咀ⅰ?*1 通信速度 通信速度根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定。 *2 總線長(zhǎng)度 總線的長(zhǎng)度根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定。 通信速度和最大總線長(zhǎng)度的關(guān)系如以下圖所示。CAN 收發(fā)器根據(jù)兩根總線CAN_High 和 CAN_Low的電位差來(lái)判斷總線電平。 總線電平分為顯性電平和隱性電平兩種。 總線必須處于兩種電平之一。 總線上執(zhí)行邏輯上的線“與時(shí)，顯性電平為“0，隱性電平為“1。物理層的特征如以下圖所示。ISO11898、ISO11519-2 的物理層特征2.2 CAN和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格 不僅是 ISO，SAESociety of Automotive En

8、gineers等其它的組織、團(tuán)體、企業(yè)也對(duì) CAN 協(xié)議進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化。 基于 CAN 的各種標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格如表 6 所示面向汽車(chē)的通信協(xié)議以通信速度為準(zhǔn)進(jìn)行了分類(lèi)。 表 6. CAN 協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格名稱(chēng)波特率規(guī)格適用領(lǐng)域SAE J1939-11250k雙線式、屏蔽雙絞線卡車(chē)、大客車(chē)SAE J1939-12250k雙線式、屏蔽雙絞線、12V供電農(nóng)用機(jī)械SAE J2284500k雙線式、雙絞線非屏蔽汽車(chē)高速：動(dòng)力、傳動(dòng)系統(tǒng)SAE J2411133.3k、83.3k單線式汽車(chē)低速：車(chē)身系統(tǒng)NMEA-200062.5k、125k、250k、500k、1M雙線式、屏蔽雙絞線供電船舶DeviceNet125k、

9、250k、500k雙線式、屏蔽雙絞線24V 供電工業(yè)設(shè)備CANopen10k、20k、50k、125k、250k、500k、800k、1M雙線式、雙絞線可選屏蔽、供電工業(yè)設(shè)備SDS125k、250k、500k、1M雙線式、屏蔽雙絞線可選供電工業(yè)設(shè)備3. CAN協(xié)議幀發(fā)送細(xì)節(jié)3.1 幀的種類(lèi) 通信是通過(guò)以下 5 種類(lèi)型的幀進(jìn)行的。 數(shù)據(jù)幀 遙控幀 錯(cuò)誤幀 過(guò)載幀 幀間隔 另外， 數(shù)據(jù)幀和遙控幀有標(biāo)準(zhǔn)格式和擴(kuò)展格式兩種格式。 標(biāo)準(zhǔn)格式有 11 個(gè)位的標(biāo)識(shí)符 Identifier: 以下稱(chēng) ID ，擴(kuò)展格式有 29 個(gè)位的 ID。 各種幀的用途如表所示。幀的種類(lèi)及用途幀幀用途數(shù)據(jù)幀用于發(fā)送單元向接收

10、單元傳送數(shù)據(jù)的幀。遙控幀用于接收單元向具有相同 ID 的發(fā)送單元請(qǐng)求數(shù)據(jù)的幀。錯(cuò)誤幀用于當(dāng)檢測(cè)出錯(cuò)誤時(shí)向其它單元通知錯(cuò)誤的幀。過(guò)載幀用于接收單元通知其尚未做好接收準(zhǔn)備的幀。幀間隔用于將數(shù)據(jù)幀及遙控幀與前面的幀別離開(kāi)來(lái)的幀。3.2 數(shù)據(jù)幀 數(shù)據(jù)幀由 7 個(gè)段構(gòu)成。 數(shù)據(jù)幀的構(gòu)成如下圖。 (1) 幀起始 表示數(shù)據(jù)幀開(kāi)始的段。 (2) 仲裁段 表示該幀優(yōu)先級(jí)的段。 (3) 控制段 表示數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)及保存位的段。 (4) 數(shù)據(jù)段 數(shù)據(jù)的內(nèi)容，可發(fā)送 08 個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。 (5) CRC 段 檢查幀的傳輸錯(cuò)誤的段。 (6) ACK段 表示確認(rèn)正常接收的段。 (7) 幀結(jié)束 表示數(shù)據(jù)幀結(jié)束的段。 下面對(duì)幀

11、的構(gòu)成進(jìn)行說(shuō)明。數(shù)據(jù)幀的構(gòu)成(1) 幀起始標(biāo)準(zhǔn)、擴(kuò)展格式相同 表示幀開(kāi)始的段。1 個(gè)位的顯性位。數(shù)據(jù)幀幀起始總線上的電平有顯性電平和隱性電平兩種。 總線上執(zhí)行邏輯上的線“與時(shí)，顯性電平的邏輯值為“0，隱性電平為“1。 “顯性具有“優(yōu)先的意味，只要有一個(gè)單元輸出顯性電平，總線上即為顯性電平。并且，“隱性具有“包容的意味，只有所有的單元都輸出隱性電平，總線上才為隱性電平。顯性電平比隱性電平更強(qiáng)。(2) 仲裁段 表示數(shù)據(jù)的優(yōu)先級(jí)的段。 標(biāo)準(zhǔn)格式和擴(kuò)展格式在此的構(gòu)成有所不同。數(shù)據(jù)幀仲裁段【注】 ID 標(biāo)準(zhǔn)格式的 ID 有 11 個(gè)位。從 ID28 到 ID18 被依次發(fā)送。禁止高 7 位都為隱性。 禁

12、止設(shè)定：ID=1111111XXXX 擴(kuò)展格式的 ID 有 29 個(gè)位。根本 ID 從 ID28 到 ID18，擴(kuò)展 ID 由 ID17 到 ID0 表示。根本 ID 和標(biāo)準(zhǔn)格式的 ID 相同。禁止高 7 位都為隱性。禁止設(shè)定：根本 ID=1111111XXXX(3) 控制段 控制段由 6 個(gè)位構(gòu)成，表示數(shù)據(jù)段的字節(jié)數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)格式和擴(kuò)展格式的構(gòu)成有所不同。數(shù)據(jù)幀控制段【注】 *1 保存位r0、r1 保存位必須全部以顯性電平發(fā)送。但接收方可以接收顯性、隱性及其任意組合的電平。 *2 數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼DLC 數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼與數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表 8 所示。 數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)必須為 08 字節(jié)。但接收方對(duì) D

13、LC = 915 的情況并不視為錯(cuò)誤。數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼和字節(jié)數(shù)的關(guān)系(4) 數(shù)據(jù)段標(biāo)準(zhǔn)、擴(kuò)展格式相同 數(shù)據(jù)段可包含 08 個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。從 MSB最高位開(kāi)始輸出。(5) CRC 段標(biāo)準(zhǔn)/擴(kuò)展格式相同 CRC段是檢查幀傳輸錯(cuò)誤的幀。由 15 個(gè)位的 CRC 順序和 1 個(gè)位的 CRC界定符用于分隔的位構(gòu)成?！咀ⅰ?CRC 順序 CRC 順序是根據(jù)多項(xiàng)式生成的 CRC 值，CRC 的計(jì)算范圍包括幀起始、仲裁段、控制段、數(shù)據(jù)段。 接收方以同樣的算法計(jì)算 CRC 值并進(jìn)行比擬，不一致時(shí)會(huì)通報(bào)錯(cuò)誤。(6) ACK段 ACK 段用來(lái)確認(rèn)是否正常接收。由 ACK 槽(ACK Slot)和 ACK 界定符 2 個(gè)位

14、構(gòu)成。【注】 *1 發(fā)送單元的 ACK段 發(fā)送單元在 ACK段發(fā)送 2 個(gè)位的隱性位。 *2 接收單元的 ACK段 接收到正確消息的單元在 ACK槽(ACK Slot)發(fā)送顯性位， 通知發(fā)送單元正常接收結(jié)束。 這稱(chēng)作“發(fā)送 ACK或者“返回 ACK。發(fā)送 ACK 的是在既不處于總線關(guān)閉態(tài)也不處于休眠態(tài)的所有接收單元中，接收到正常消息的單元發(fā)送單元不發(fā)送 ACK。所謂正常消息是指不含填充錯(cuò)誤、格式錯(cuò)誤、CRC錯(cuò)誤的消息。3.3 遙控幀 接收單元向發(fā)送單元請(qǐng)求發(fā)送數(shù)據(jù)所用的幀。遙控幀由 6 個(gè)段組成。遙控幀沒(méi)有數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)段。 遙控幀的構(gòu)成如下圖。 (1) 幀起始SOF 表示幀開(kāi)始的段。 (2)

15、仲裁段 表示該幀優(yōu)先級(jí)的段?？烧?qǐng)求具有相同 ID 的數(shù)據(jù)幀。 (3) 控制段 表示數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)及保存位的段。 (4) CRC 段 檢查幀的傳輸錯(cuò)誤的段。 (5) ACK段 表示確認(rèn)正常接收的段。 (6) 幀結(jié)束 表示遙控幀結(jié)束的段。遙控幀的構(gòu)成 數(shù)據(jù)幀和遙控幀的不同 遙控幀的 RTR 位為隱性位，沒(méi)有數(shù)據(jù)段。 沒(méi)有數(shù)據(jù)段的數(shù)據(jù)幀和遙控幀可通過(guò) RTR 位區(qū)別開(kāi)來(lái)。 遙控幀沒(méi)有數(shù)據(jù)段，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼該如何表示？ 遙控幀的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼以所請(qǐng)求數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼表示。 沒(méi)有數(shù)據(jù)段的數(shù)據(jù)幀有何用途？ 例如，可用于各單元的定期連接確認(rèn)/應(yīng)答、或仲裁段本身帶有實(shí)質(zhì)性信息的情況下。3.4 錯(cuò)誤幀 用于在接收和發(fā)送

16、消息時(shí)檢測(cè)出錯(cuò)誤通知錯(cuò)誤的幀。錯(cuò)誤幀由錯(cuò)誤標(biāo)志和錯(cuò)誤界定符構(gòu)成。 錯(cuò)誤幀的構(gòu)成如下圖。 (1) 錯(cuò)誤標(biāo)志 錯(cuò)誤標(biāo)志包括主動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)志和被動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)志兩種。 主動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)志：6 個(gè)位的顯性位。 被動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)志：6 個(gè)位的隱性位。 (2) 錯(cuò)誤界定符 錯(cuò)誤界定符由 8 個(gè)位的隱性位構(gòu)成。3.5 過(guò)載幀 過(guò)載幀是用于接收單元通知其尚未完成接收準(zhǔn)備的幀。過(guò)載幀由過(guò)載標(biāo)志和過(guò)載界定符構(gòu)成。 過(guò)載幀的構(gòu)成如下圖。 (1) 過(guò)載標(biāo)志 6 個(gè)位的顯性位。 過(guò)載標(biāo)志的構(gòu)成與主動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)志的構(gòu)成相同。 (2) 過(guò)載界定符 8 個(gè)位的隱性位。 過(guò)載界定符的構(gòu)成與錯(cuò)誤界定符的構(gòu)成相同。3.6 幀間隔 幀間隔是用于分隔數(shù)據(jù)幀和遙

17、控幀的幀。數(shù)據(jù)幀和遙控幀可通過(guò)插入幀間隔將本幀與前面的任何幀數(shù)據(jù)幀、遙控幀、錯(cuò)誤幀、過(guò)載幀分開(kāi)。 過(guò)載幀和錯(cuò)誤幀前不能插入幀間隔。 幀間隔的構(gòu)成如下圖。3.7 優(yōu)先級(jí)的決定 在總線空閑態(tài)，最先開(kāi)始發(fā)送消息的單元獲得發(fā)送權(quán)。 多個(gè)單元同時(shí)開(kāi)始發(fā)送時(shí)，各發(fā)送單元從仲裁段的第一位開(kāi)始進(jìn)行仲裁。連續(xù)輸出顯性電平最多的單元可繼續(xù)發(fā)送。 仲裁的過(guò)程如圖 28 所示。3.8 位填充 位填充是為防止突發(fā)錯(cuò)誤而設(shè)定的功能。當(dāng)同樣的電平持續(xù) 5 位時(shí)那么添加一個(gè)位的反型數(shù)據(jù)。 位填充的構(gòu)成如下圖。3.9 錯(cuò)誤的種類(lèi) 錯(cuò)誤共有 5 種。多種錯(cuò)誤可能同時(shí)發(fā)生。3.11 位時(shí)序 由發(fā)送單元在非同步的情況下發(fā)送的每秒鐘的

18、位數(shù)稱(chēng)為位速率。一個(gè)位可分為 4 段。 同步段SS 傳播時(shí)間段PTS 相位緩沖段 1PBS1 相位緩沖段 2PBS2 這些段又由可稱(chēng)為 Time Quantum以下稱(chēng)為 Tq的最小時(shí)間單位構(gòu)成。 1 位分為 4 個(gè)段，每個(gè)段又由假設(shè)干個(gè) Tq 構(gòu)成，這稱(chēng)為位時(shí)序。 1 位由多少個(gè) Tq 構(gòu)成、每個(gè)段又由多少個(gè) Tq 構(gòu)成等，可以任意設(shè)定位時(shí)序。通過(guò)設(shè)定位時(shí)序，多個(gè)單元可同時(shí)采樣，也可任意設(shè)定采樣點(diǎn)。 各段的作用和 Tq 數(shù)如表 11 所示。1 個(gè)位的構(gòu)成如下圖。3.12 硬件同步 接收單元在總線空閑狀態(tài)檢測(cè)出幀起始時(shí)進(jìn)行的同步調(diào)整。 在檢測(cè)出邊沿的地方不考慮 SJW 的值而認(rèn)為是 SS 段。

19、硬件同步的過(guò)程如圖 33 所示。3.13 再同步 在接收過(guò)程中檢測(cè)出總線上的電平變化時(shí)進(jìn)行的同步調(diào)整。 每當(dāng)檢測(cè)出邊沿時(shí)，根據(jù) SJW 值通過(guò)加長(zhǎng) PBS1 段，或縮短 PBS2 段，以調(diào)整同步。但如果發(fā)生了超出 SJW值的誤差時(shí)，最大調(diào)整量不能超過(guò) SJW 值。 再同步如下圖。3.2 錯(cuò)誤 錯(cuò)誤狀態(tài)的種類(lèi) 單元始終處于 3 種狀態(tài)之一。 (1) 主動(dòng)錯(cuò)誤狀態(tài) 主動(dòng)錯(cuò)誤狀態(tài)是可以正常參加總線通信的狀態(tài)。 處于主動(dòng)錯(cuò)誤狀態(tài)的單元檢測(cè)出錯(cuò)誤時(shí)，輸出主動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)志。 (2) 被動(dòng)錯(cuò)誤狀態(tài) 被動(dòng)錯(cuò)誤狀態(tài)是易引起錯(cuò)誤的狀態(tài)。 處于被動(dòng)錯(cuò)誤狀態(tài)的單元雖能參加總線通信，但為不阻礙其它單元通信，接收時(shí)不能積極地

20、發(fā)送錯(cuò)誤通知。處于被動(dòng)錯(cuò)誤狀態(tài)的單元即使檢測(cè)出錯(cuò)誤，而其它處于主動(dòng)錯(cuò)誤狀態(tài)的單元如果沒(méi)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，整個(gè)總線也被認(rèn)為是沒(méi)有錯(cuò)誤的。 處于被動(dòng)錯(cuò)誤狀態(tài)的單元檢測(cè)出錯(cuò)誤時(shí)，輸出被動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)志。 另外，處于被動(dòng)錯(cuò)誤狀態(tài)的單元在發(fā)送結(jié)束后不能馬上再次開(kāi)始發(fā)送。在開(kāi)始下次發(fā)送前，在間隔幀期間內(nèi)必須插入“延遲傳送(8 個(gè)位的隱性位)。 (3) 總線關(guān)閉態(tài) 總線關(guān)閉態(tài)是不能參加總線上通信的狀態(tài)。 信息的接收和發(fā)送均被禁止。 這些狀態(tài)依靠發(fā)送錯(cuò)誤計(jì)數(shù)和接收錯(cuò)誤計(jì)數(shù)來(lái)管理，根據(jù)計(jì)數(shù)值決定進(jìn)入何種狀態(tài)。錯(cuò)誤狀態(tài)和計(jì)數(shù)值的關(guān)系如表 1 及圖 4 所示。 二、CANOPEN開(kāi)展1、介紹從 OSI 網(wǎng)絡(luò)模型的角度來(lái)看同，現(xiàn)場(chǎng)

21、總線網(wǎng)絡(luò)一般只實(shí)現(xiàn)了第 1 層物理層、第 2 層數(shù)據(jù)鏈路層、 第 7 層應(yīng)用層。因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)總線通常只包括一個(gè)網(wǎng)段，因此不需要第 3 層傳輸層和第 4 層網(wǎng)絡(luò)層， 也不需要第 5 層會(huì)話(huà)層第 6 層描述層的作用。CANController Area Network現(xiàn)場(chǎng)總線僅僅定義了第 1 層、第 2 層見(jiàn) ISO11898 標(biāo)準(zhǔn)；實(shí)際設(shè)計(jì) 中，這兩層完全由硬件實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)人員無(wú)需再為此開(kāi)發(fā)相關(guān)軟件Software或固件Firmware。同時(shí)，CAN 只定義物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，沒(méi)有規(guī)定應(yīng)用層，本身并不完整，需要一個(gè)高層協(xié)議來(lái)定義 CAN 報(bào)文中的 11/29 位標(biāo)識(shí)符、8 字節(jié)數(shù)據(jù)的使用。 應(yīng)用層Ap

22、plication layer：為網(wǎng)絡(luò)中每一個(gè)有效設(shè)備都能夠提供一組有用的效勞與協(xié)議。 通訊描述Communication profile：提供配置設(shè)備、通訊數(shù)據(jù)的含義，定義數(shù)據(jù)通訊方式。 設(shè)備描述Device proflile：為設(shè)備類(lèi)增加符合標(biāo)準(zhǔn)的行為。CANopen 協(xié)議是 CAN-in-Automation(CiA)定義的標(biāo)準(zhǔn)之一，并且在發(fā)布后不久就獲得了廣泛的成認(rèn)。尤其是在歐洲， CANopen 協(xié)議被認(rèn)為是在基于 CAN 的工業(yè)系統(tǒng)中占領(lǐng)導(dǎo)地位的標(biāo)準(zhǔn)。大多數(shù)重要的設(shè)備類(lèi)型，例如數(shù)字 和模擬的輸入輸出模塊、驅(qū)動(dòng)設(shè)備、操作設(shè)備、控制器、可編程控制器或編碼器，都在稱(chēng)為“設(shè)備描述 的協(xié)議中

23、進(jìn)行描述；“設(shè)備描述定義了不同類(lèi)型的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備及其相應(yīng)的功能。依靠 CANopen 協(xié)議的支持， 可以對(duì)不同廠商的設(shè)備通過(guò)總線進(jìn)行配置。在 OSI 模型中，CAN 標(biāo)準(zhǔn)、CANopen 協(xié)議之間的關(guān)系如以下圖所示：CiA DSP-401 ViA DSP-404CiA DSP-xxxApplicationLayerCommunication Pr ofile CiA DS-301Data LinkLayerChipCAN 2.0APhysical LayerISO11898Cable圖 1.1CAN、CANopen 標(biāo)準(zhǔn)在 OSI 網(wǎng)絡(luò)模型中的位置框圖CiA 102 DS V2.0 CAN phy

24、sical layer for industrial applications CiA 102 WD V2.0.2: CAN physical layer specification for industrial applications CiA 103 DSP V1.0: CANopen intrinsically safe capable - Physical layer specification CiA 150 DS V1.1 CAN power management layer specification CiA 201/207 DS V1.1 CAN Application lay

25、er for industrial applications CiA 301 DS V4.0.2: CANopen application layer and communication profile CiA 302 DSP V3.3: Framework for CANopen managers and programmable CANopen devices CiA 302-1 DSP V4.0 CANopen additional application layer functions Part 1: General definitions CiA 302-2 DSP V4.0 CAN

26、open additional application layer functions - Part 2: Network management CiA 302-3 WD V3.4.4: CANopen additional application layer functions - Part 3: Configuration and program download CiA 302-4 DSP V4.0 CANopen additional application layer functions - Part 4: Network variables and process image Ci

27、A 302-5 WD V3.4.4 CANopen additional application layer functions - Part 5: SDO manager CiA 302-6 DSP V4.0 CANopen additional application layer functions - Part 6: Network redundancy CiA 302-7 WDP V0.0.4 CANopen additional application layer functions - Part 7: Multi-level networking CiA 303-1 DR V1.5

28、: CANopen additional specification - Part 1: Cabling and connector pin assignment CiA 303-2 DR V1.4: CANopen additional specification - Part 2: Representation of SI units and prefixes CiA 303-3 DR V1.3: CANopen additional specification - Part 3: Indicator specification CiA 304 DS V1.0.1: CANopen fra

29、mework safety-relevant communication CiA 305 DSP V2.0: CANopen layer setting services (LSS) and protocols CiA 306 DS V1.3: Electronic data sheet specification for CANopen CiA 307 DSP V1.1.1: CANopen framework for maritime electronics CiA 308 TR V1.0.1: CANopen performance measurement basics CiA 309-

30、1 DS V1.1: Interfacing CANopen with TCP/IP - Part 1: General principles and services CiA 309-2 DS V1.1: Interfacing CANopen with TCP/IP - Part 2: Modbus/TCP mapping CiA 309-3 DS V1.1: Interfacing CANopen with TCP/IP - Part 3: ASCII mapping CiA 3101 WD V1.0.5: CANopen Conformance test plan Part 1: Ci

31、A 301 testing CiA 311 DSP V1.0: CANopen device description - XML schema definition CiA 3121 WD V0.0.1: CANopen Device profile test plan Part 1: General definitions CiA 3122 WD V0.0.1: CANopen Device profile conformance test plan Part 2: Generic I/O modules CiA 400 DSP V1.0: CANopen interface profile

32、 - Multi-level networking CiA 401 DSP V3.0: CANopen device profile generic I/O modules CiA 402-1 DSP V3.0 CANopen drives and motion control device profile - Part 1: General definition CiA 402-2 DSP V3.0 CANopen drives and motion control device profile Part 2: Operation modes and application data CiA

33、 402-3 DSP V3.0 CANopen drives and motion control device profile Part 3: PDO mapping CiA 404 DS V1.2: CANopen device profile measuring devices and closed-loop controllers CiA 405 DS V2.0: CANopen interface and device profile for IEC 61131-3 programmable devices CiA 406 DS V3.2: CANopen device profil

34、e for encoder CiA 408 DS V1.5.2: CANopen profile fluid power technology proportional valves and hydraulic transmissions CiA 410 DS V1.2: CANopen profile for inclinometer CiA 412-1 DS V1.0 CANopen profiles for medical devices - Part 1: General definitions CiA 412-2 DS V1.0 CANopen profiles for medica

35、l devices - Part 2: Automatic X-ray collimator CiA 412-6 DSP V1.0 CANopenprofiles for medical devices - Part 6: Dose measurement system CiA 413-1 DSP V2.0: CANopen device profiles for truck gateways - Part 1: General definitions and default communication objects CiA 413-1 WD V2.0.2 CANopen device pr

36、ofile for truck gateways - Part 1: General definitions CiA 413-2 DSP V2.0: CANopen device profiles for truck gateways - Part 2: Application object for brake and running gear CiA 413-3 DSP V2.0: CANopen device profile for truck gateways - Part 3: Application objects for other than brake and running g

37、ear equipment CiA 413-3 WD V2.0.2 CANopen device profile for truck gateways - Part 3: Other than brake and running gear devices CiA 413-4 WDP V0.0.6 CANopen device profile for truck gateways - Part 4: Application objects for diagnostics CiA 413-5 DSP V1.0: CANopen device profiles for truck gateways

38、- Part 5: Application objects for superstructure CiA 413-5 WD V1.0.2 CANopen device profile for truck gateways - Part 5: Superstructure objects CiA 413-6 DSP V1.0: CANopen device profiles for truck gateways - Part 6: Framework for J1939-based networks CiA 413-6 WD V1.0.2 CANopen device profile for t

39、ruck gateways - Part 6: Framework for J1939-based networks CiA 413-7 WD V0.0.1.0 CANopen device profile for truck gateways - Part 7: CANopen tunneling for ISO 11992-3 based networks CiA 414-1 DS V1.1: CANopen device profiles for weaving machines Part 1: General definitions CiA 414-2 DS V1.1: CANopen

40、 device profiles for weaving machines Part 2: Feeders CiA 415 DSP V2.1 CANopen sensor system application profile - For road construction machines CiA 416-1 DSP V2.0: CANopen application profile for building door control - Part 1: General definitions, start-up procedures and system security CiA 416-2

41、 DSP V2.0: CANopen application profile for building door control - Part 2: Virtual devices overview CiA 416-3 DSP V2.0: CANopen application profile for building door control - Part 3: Pre-defined communication objects and application objects specification CiA 417-1 DSP V1.0.1 CANopen application pro

42、file for lift control systems - Part 1: General definitions and physical layer specifications CiA 417-2 DSP V1.0.1 CANopen application profile for lift control systems - Part 2: Virtual device definitions CiA 417-3 DSP V1.0.1 CANopen application profile for lift control systems - Part 3: Pre-defined

43、 communication objects CiA 417-4 DSP V1.0.1 CANopen application profile for lift control systems - Part 4: Detailed application object specification CiA 418 DS V1.0.1: CANopen device profile for battery modules CiA 419 DS V1.0.1: CANopen device profile for battery charger CiA 420-1 DS V3.0 CANopen p

44、rofiles for extruder downstream devices - Part 1: General definitions CiA 420-2 DS V3.0 CANopen profiles for extruder downstream devices - Part 2: Puller CiA 420-3 DS V3.0 CANopen profiles for extruder downstream devices - Part 3: Corrugator CiA 420-4 DS V3.0 CANopen profiles for extruder downstream

45、 devices - Part 4: Saw CiA 420-5 DS V2.0 CANopen profiles for extruder downstream devices - Part 5: Simple and advanced co-extruder CiA 420-6 DS V1.0 CANopen profiles for extruder downstream devices - Part 6: Calibration-table CiA 421-1 DSP V1.0: CANopen application profile for train vehicle control

46、 system - Part 1: General definitions CiA 421-4 DSP V1.0: CANopen application profile for train vehicle control system - Part 4: Auxiliary operating system CiA 421-5 DSP V1.0: CANopen application profile for train vehicle control networks - Part 5: Power (drive) system CiA 421-9 WD V0.0: CANopen app

47、lication profile for train vehicle control systems - Part 9: Vehicle linkage device CiA 421-10 DSP V1.0: CANopen application profile for train vehicle control system - Part 10: Exterior lighting system CiA 421-11 DSP V1.0: CANopen application profile for train vehicle - Part 11: Interior lighting sy

48、stem CiA 421-12 DSP V1.0: CANopen application profile for train vehicle control system - Part 12: Door control system CiA 422-1 DSP V1.0: CANopen application profile for municipal systems - Part 1: General definitions and physical layer specifications CiA 422-1 WD V1.1.1 CANopen application profile

49、for municipal vehicles - Part 1: General definitions and physical layer specifications CiA 422-2 DSP V1.0: CANopen application profile for municipal vehicles - Part 2: Virtual device definitions CiA 422-2 WD V1.1.1 CANopen application profile for municipal vehicles - Part 2: Virtual device definitio

50、ns CiA 422-3 DSP V1.0: CANopen application profile for municipal systems - Part 3: Pre-defined CiA 422-3 WD V1.1.1 CANopen application profile for municipal vehicles - Part 3: Pre-defined CiA 422-4 DSP V1.0: CANopen application profile for municipal vehicles - Part 4: Detailed application object spe

51、cification CiA 422-4 WD V1.1.1 CANopen application profile for municipal vehicles - Part 4: Detailed application object specification CiA 423-1 DSP V1.0: CANopen application profile for rail vehicle power drive systems - Part 1: General definitions CiA 423-2 DSP V1.0: CANopen application profile for

52、 rail vehicle power drive systems - Part 2: Traction controller CiA 423-3 DSP V1.0: CANopen application profile for rail vehicle power drive systems - Part 3: Diesel engine control unit CiA 423-4 DSP V1.0: CANopen application profile for rail vehicle power drive systems - Part 4: Transmission contro

53、l unit CiA 423-5 DSP V1.0: CANopen application profile for rail vehicles power drive systems - Part 5: Diesel engine safety control unit CiA 423-6 DSP V1.0: CANopen application profile for rail vehicle power drive systems - Part 6: Speed sensor unit CiA 423-7 DSP V1.0: CANopen application profile fo

54、r rail vehicle power drive systems - Part 7: Diesel engine signal unit CiA 423-8 DSP V0.0.1: Application profile rail power drive system - Part 8: Clutch control unit CiA 423-9 DSP V0.0.1: Application profile rail power drive system - Part 8: Gear control unit CiA 423-10 DSP V1.0: CANopen applicatio

55、n profile for rail vehicle power drive systems - Part 10: Particle filters control unit CiA 423-11 DSP V1.0: CANopen application profile for rail vehicle power drive systems - Part 11: Starter unit CiA 423-12 DSP V1.0: CANopen application profile for rail vehicle power drive systems - Part 12: Oil r

56、efill unit CiA 424-1 DSP V1.0: CANopen application profile for rail vehicle door control systems - Part 1: General definitions CiA 424-2 DSP V1.0: CANopen application profile for rail vehicle door control systems - Part 2: Door controller CiA 424-3 DSP V1.0: CANopen application profile for rail vehicle door contro