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(jiǎn)介簡(jiǎn)介歷史 CAN (Controller Aera Network，控制器局部網(wǎng)) 是德國(guó)Bosch公司在1983年開(kāi)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(cè)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(gè)節(jié)點(diǎn)；具有高抗電磁干擾性，而且能夠檢測(cè)出產(chǎn)生的任何錯(cuò)誤，保證數(shù)據(jù)通訊的可靠性。通信機(jī)制比較簡(jiǎn)單，適合于所有機(jī)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(jī)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(yǔ)的術(shù)語(yǔ)1993年CiA發(fā)布用來(lái)描述傳送機(jī)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(yǔ)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(huì)協(xié)會(huì) 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(gè)連接到總線的站點(diǎn)都在接收其它站點(diǎn)的信息.然后決定他們的動(dòng)作,是否回答相關(guān)指令. CAN 協(xié)議授權(quán)所有的站點(diǎn)同步訪問(wèn)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(shí)碼和從站地址組成由通訊標(biāo)識(shí)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(huì)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(huì)覆蓋隱性電平 當(dāng)同一網(wǎng)絡(luò)的不同設(shè)備同時(shí)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(gè)位可以沒(méi)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(gè)特點(diǎn)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(hào)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(diǎn)的同步。 這意味著在傳輸消息期間，最多五個(gè)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(zhǎng)度代碼，表示數(shù)據(jù)長(zhǎng)度代碼，CAN報(bào)文有效數(shù)報(bào)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(shí)定時(shí)： 位定時(shí)是一個(gè)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(shí)的采樣點(diǎn)， 位定時(shí)分為4個(gè)部分：同步段、傳播段、相位段1和相位段2 采樣點(diǎn)恰好位于相位段1和2之間。 每個(gè)段由基本時(shí)間單位（tq）的整數(shù)倍構(gòu)成。 基本時(shí)間單位是CAN節(jié)點(diǎn)使用的最小時(shí)間分辨率。 其長(zhǎng)度由CAN控制器的振蕩器頻率的分頻后產(chǎn)生。 同步段1個(gè)tq，傳播段18個(gè)tq，相位段1-18個(gè)tq，相位段2-2個(gè)tq，采樣點(diǎn)同步跳轉(zhuǎn)寬度SJW為1個(gè)基本時(shí)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(shí)，CAN-High線

9、上的電壓值會(huì)升高一個(gè)預(yù)定值（對(duì)CAN驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)總線來(lái)說(shuō)，這個(gè)值至少為1V）。而CAN-Low線上的電壓值會(huì)降低一個(gè)同樣值（對(duì)CAN驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)總線來(lái)說(shuō)，這個(gè)值至少為1V）。于是在CAN驅(qū)動(dòng)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(gè)差分的高低電平是一個(gè)差分信號(hào)信號(hào)在受到干擾時(shí)，因?yàn)镃AN_H和CAN_L是差分信號(hào)，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(zhǎng)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(zhǎng)度的擴(kuò)展 拓?fù)渫負(fù)渲本€拓?fù)?，總線的末端需加兩個(gè)120歐姆的終端電阻 總線最大個(gè)數(shù)總線最大個(gè)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(zhǎng)度的關(guān)系通訊線的線徑和通訊長(zhǎng)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(zhǎng)度限制通訊線的支線長(zhǎng)度限制最大支線長(zhǎng)度計(jì)算公式：最大支線長(zhǎng)度計(jì)算公式：未連接終端電阻支線電纜的最大長(zhǎng)度未連接終端電阻支線電纜的最大長(zhǎng)度Ld和累計(jì)支線長(zhǎng)度和累計(jì)支線長(zhǎng)度Ldi的經(jīng)驗(yàn)法則的經(jīng)驗(yàn)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(zhǎng)度長(zhǎng)度t P : 每個(gè)長(zhǎng)度單位的特定線路每個(gè)長(zhǎng)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(jì)時(shí)建議設(shè)計(jì)時(shí)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(guò)超過(guò)200米長(zhǎng)度的米長(zhǎng)度的CANopen線纜建議加光電隔離線纜建議加光電隔離 超過(guò)超過(guò)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(zhǎng)度的擴(kuò)展 電氣的隔離 拓?fù)浞绞降臄U(kuò)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(wèn)CAN數(shù)據(jù)幀的結(jié)構(gòu)錯(cuò)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(wèn)控制（MAC）中實(shí)現(xiàn)，LLC提供：數(shù)據(jù)接收過(guò)濾，過(guò)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(wèn)管理、錯(cuò)誤檢測(cè)、錯(cuò)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(guò)程展開(kāi)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(gè)站可以監(jiān)聽(tīng)發(fā)送站的幀（這里：站概念意味著網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)站可以監(jiān)聽(tīng)發(fā)送站的幀（這里：站2）。收到。收到幀后，幀后，每個(gè)每個(gè)節(jié)點(diǎn)決定廣播的消息接受還是不接受節(jié)點(diǎn)決定廣播的消息接受還是不接受。 數(shù)據(jù)接收過(guò)濾是在數(shù)據(jù)接收過(guò)濾是在每個(gè)每個(gè)CAN節(jié)點(diǎn)中實(shí)現(xiàn)。節(jié)點(diǎn)中實(shí)現(xiàn)。CAN廣播發(fā)送的處理方式與司機(jī)接聽(tīng)交通臺(tái)的廣播的情況是類似的。廣播發(fā)送的處理方式與司機(jī)接聽(tīng)交通臺(tái)的廣播的情況是類似的。每個(gè)每個(gè)司機(jī)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(jī)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(qǐng)求（遠(yuǎn)程傳輸請(qǐng)求（RTR）就像）就像是提問(wèn)題。具有是提問(wèn)題。具有答案的節(jié)點(diǎn)將在第二次通信中產(chǎn)生所請(qǐng)求的數(shù)據(jù)。答案的節(jié)點(diǎn)將在第二次通信中產(chǎn)生所請(qǐng)求的數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)幀也可以由對(duì)該對(duì)象感興趣的其他消費(fèi)者接收。該數(shù)據(jù)幀也可以由對(duì)該對(duì)象感興趣的其他消費(fèi)者接收。遠(yuǎn)程幀和數(shù)據(jù)幀由稱為標(biāo)識(shí)符的特定字段標(biāo)識(shí)遠(yuǎn)程幀和數(shù)據(jù)幀由稱為標(biāo)識(shí)符的特定字段標(biāo)識(shí)。CAN通訊的鏈路層通訊的鏈路層多主訪問(wèn)Page 22Confidential Property of

21、Schneider Electric | CAN多總線訪問(wèn)多總線訪問(wèn)CAN協(xié)議允許從不同節(jié)點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行總線訪問(wèn)。協(xié)議允許從不同節(jié)點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行總線訪問(wèn)。如果多個(gè)節(jié)點(diǎn)訪問(wèn)總線，則需要進(jìn)行仲裁。如果多個(gè)節(jié)點(diǎn)訪問(wèn)總線，則需要進(jìn)行仲裁。CAN中使用的總線訪問(wèn)方法是一種非破壞性的逐位仲裁，稱為具有沖突檢測(cè)和消息優(yōu)先級(jí)仲裁中使用的總線訪問(wèn)方法是一種非破壞性的逐位仲裁，稱為具有沖突檢測(cè)和消息優(yōu)先級(jí)仲裁（CSMA / CD + AMP）的載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)。）的載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)。消息優(yōu)先級(jí)在消息優(yōu)先級(jí)在CAN標(biāo)識(shí)符中解碼。標(biāo)識(shí)符中解碼。當(dāng)總線處于空閑狀態(tài)時(shí)，幾個(gè)節(jié)點(diǎn)可以開(kāi)始傳輸幀。當(dāng)總線處于空閑狀態(tài)時(shí)，幾個(gè)節(jié)點(diǎn)可以開(kāi)

22、始傳輸幀。 每個(gè)節(jié)點(diǎn)在完整消息期間從總線逐位讀回，每個(gè)節(jié)點(diǎn)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(fèi)者的生產(chǎn)者和消費(fèi)者該該寫(xiě)入對(duì)象服務(wù)將數(shù)據(jù)幀從一個(gè)節(jié)點(diǎn)（生產(chǎn)者）發(fā)送到一個(gè)或多個(gè)接收節(jié)點(diǎn)（消費(fèi)者）。寫(xiě)入對(duì)

23、象服務(wù)將數(shù)據(jù)幀從一個(gè)節(jié)點(diǎn)（生產(chǎn)者）發(fā)送到一個(gè)或多個(gè)接收節(jié)點(diǎn)（消費(fèi)者）。這并不意味著一個(gè)節(jié)點(diǎn)將接受消息，這意味著這并不意味著一個(gè)節(jié)點(diǎn)將接受消息，這意味著某些站點(diǎn)對(duì)此某些站點(diǎn)對(duì)此信息感興趣信息感興趣。這。這項(xiàng)服務(wù)是經(jīng)典的項(xiàng)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(qǐng)求特定消息。第二通信服務(wù)是請(qǐng)求特定消息。 此讀取對(duì)象服務(wù)由一個(gè)或多個(gè)消費(fèi)者啟動(dòng)。此讀取對(duì)象服務(wù)由一個(gè)或多個(gè)消費(fèi)者啟動(dòng)。因此，這些節(jié)點(diǎn)將傳輸所謂的遠(yuǎn)程幀。因此，這些節(jié)點(diǎn)將傳輸所謂的遠(yuǎn)程幀。 擁有所請(qǐng)求信息的節(jié)點(diǎn)將傳送相應(yīng)的數(shù)據(jù)幀。擁有所請(qǐng)求信息的節(jié)點(diǎn)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(fèi)者，而不保證將被處理。 遠(yuǎn)程幀：這些請(qǐng)求幀由客戶端發(fā)送到服務(wù)器以請(qǐng)求傳輸數(shù)據(jù)幀（標(biāo)識(shí)符將具有與請(qǐng)求相同的值）。 錯(cuò)誤幀：當(dāng)站檢測(cè)到總線上存在錯(cuò)誤時(shí)，會(huì)發(fā)送這些幀。 過(guò)載幀：這些幀被發(fā)送以要求連續(xù)幀之間的額外的時(shí)間間隔（數(shù)據(jù)或請(qǐng)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(kāi)始或結(jié)束 仲裁段仲裁段-表示幀的優(yōu)先級(jí) 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(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù) CRC段段-用于檢驗(yàn)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(duì)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(kuò)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(kuò)展消息會(huì)被認(rèn)為是錯(cuò)

26、誤）CAN 2.0B active-能處理標(biāo)準(zhǔn)和擴(kuò)展消息格式CAN 2.0B passive-處理標(biāo)準(zhǔn)消息，忽略擴(kuò)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(kuò)展幀位信息包括收、發(fā)，和必須支持接收擴(kuò)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(duì)象字典CANopen的標(biāo)識(shí)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(dòng)，監(jiān)視(主/從)2.實(shí)時(shí)小容量過(guò)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(shí)基參數(shù)，致命錯(cuò)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(duì)每個(gè)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(guò)設(shè)備對(duì)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(duì)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(cè)量?jī)x器）的相關(guān)對(duì)象。 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)象：索引6000到9FFF 具體

29、對(duì)象：索引20005FFF 一些對(duì)象是強(qiáng)制性的，其他對(duì)象是可選的。 它們可以在只讀模式或讀/寫(xiě)模式下訪問(wèn)。 PDO用于實(shí)時(shí)傳輸少量的過(guò)程少量的過(guò)程數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)（ = 8 bytes ） 一個(gè) PDO 可以由對(duì)象字典中幾個(gè)不同索引的數(shù)據(jù)組成，規(guī)劃方式則是透過(guò)對(duì)象字典中對(duì)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(gè)節(jié)點(diǎn)的 TPDO 是將數(shù)據(jù)由此節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)狡渌?jié)點(diǎn)，而 RPDO 則是接收由其他節(jié)點(diǎn)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(hào)觸發(fā)，而異步

30、的 PDO 是由節(jié)點(diǎn)內(nèi)部的條件或其他由節(jié)點(diǎn)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(gè)節(jié)點(diǎn)規(guī)劃為允許接受其他節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的 TPDO 請(qǐng)求，則可以由其他節(jié)點(diǎn)送出一個(gè)沒(méi)有數(shù)據(jù)但有設(shè)置 RTR 位元的 TPDO（TPDO 請(qǐng)求），使該節(jié)點(diǎn)送出需求的數(shù)據(jù)。PDO詳細(xì)描述 PDO 每個(gè)發(fā)送或接收PDO在對(duì)象字典中由兩個(gè)對(duì)象對(duì)象字典中由兩個(gè)對(duì)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(duì)于發(fā)送PDO，2個(gè)消息之間的最小時(shí)間（禁止時(shí)間） PDO映射參數(shù)指示傳輸哪些數(shù)據(jù)： 對(duì)象字典OD中的對(duì)象列表 每個(gè)對(duì)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(shí)，立刻發(fā)送出去，不需要等待主機(jī)輪詢才發(fā)送，所以實(shí)時(shí)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(dòng)類型的RPDO可立即處理收到的數(shù)據(jù)。遠(yuǎn)程請(qǐng)求或輪詢：遠(yuǎn)程請(qǐng)求或輪詢：此方式就像485通信一樣，主控主動(dòng)遠(yuǎn)程請(qǐng)求或者輪詢，子設(shè)備才發(fā)送PDO。因?yàn)槭忻嫔嫌幸恍┎恢С诌h(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(gè)設(shè)備作為SYNC信號(hào)的生產(chǎn)者，其他設(shè)備作為消費(fèi)者。生產(chǎn)者和消費(fèi)者都又SYNC計(jì)數(shù)功能，消費(fèi)者計(jì)數(shù)到一定時(shí)（1240），自動(dòng)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(shí)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(shí)，立刻發(fā)送出去，不需要等待主機(jī)輪詢才發(fā)送，所以實(shí)時(shí)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(dòng)類型的RPDO可立即處理收到的數(shù)據(jù)。遠(yuǎn)程請(qǐng)求或輪詢：遠(yuǎn)程請(qǐng)求或輪詢：此方式

33、就像485通信一樣，主控主動(dòng)遠(yuǎn)程請(qǐng)求或者輪詢，子設(shè)備才發(fā)送PDO。因?yàn)槭忻嫔嫌幸恍┎恢С诌h(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(gè)設(shè)備作為SYNC信號(hào)的生產(chǎn)者，其他設(shè)備作為消費(fèi)者。生產(chǎn)者和消費(fèi)者都又SYNC計(jì)數(shù)功能，消費(fèi)者計(jì)數(shù)到一定時(shí)（1240），自動(dòng)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(shí)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(qǐng)求遠(yuǎn)程請(qǐng)求product XSYNCSYNCTxPDO_PX遠(yuǎn)程請(qǐng)求遠(yuǎn)程請(qǐng)求product X非周期 傳輸方式0請(qǐng)求（輪詢） - 通過(guò)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(hào)之后 傳輸方式1240（SYNC個(gè)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(qǐng)求遠(yuǎn)程請(qǐng)求product X遠(yuǎn)程請(qǐng)求遠(yuǎn)程請(qǐng)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(qǐng)求后發(fā)送 為了確保能夠發(fā)送具有低優(yōu)先級(jí)的對(duì)象，可以分配一個(gè)PDO的2個(gè)傳輸之間的最小時(shí)間。 該參數(shù)用于TxPDO通信參數(shù)對(duì)象索引0 x1800至0 x19FF中的“禁止時(shí)間”參數(shù)。PDO的禁止時(shí)間 PDO的inhabit time 服務(wù)數(shù)據(jù)對(duì)象

36、服務(wù)數(shù)據(jù)對(duì)象(SDO) SDO常用于存取讀取或設(shè)定節(jié)點(diǎn)的參數(shù)數(shù)據(jù)。提供對(duì)象字典的節(jié)點(diǎn)稱為SDO 服務(wù)器，存取對(duì)象字典的節(jié)點(diǎn)稱為SDO 客戶端。SDO 通訊一定由SDO 客戶端開(kāi)始，并提供初始化相關(guān)的參數(shù)。 在CANopen的術(shù)語(yǔ)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(duì)象字典中的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度可能超過(guò)8個(gè)字節(jié)，無(wú)法只用一個(gè)CAN數(shù)據(jù)包傳輸，SDO也支援長(zhǎng)數(shù)據(jù)包的分割（segmentation）和合并（desegmentation）。這樣的對(duì)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(duì)象字典中設(shè)置。在對(duì)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(gè)。而SDO 客戶端可以在對(duì)象字典的索引0 x1280至0 x12FF中設(shè)定。不過(guò)預(yù)定義連結(jié)預(yù)定義連結(jié)（pre-defined connection set）定義在開(kāi)機(jī)后（Pre-operational狀態(tài)）可用來(lái)設(shè)定設(shè)備組態(tài)的SDO。 接收用的COB ID為0 x600 +

38、節(jié)點(diǎn)ID，而傳送用的COB為0 x580 +節(jié)點(diǎn)ID。SDO SDO的詳細(xì)說(shuō)明SFO SYNC對(duì)象 SYNC是CANopen管理各節(jié)點(diǎn)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(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)拍來(lái)執(zhí)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的收發(fā)。SYNC屬于生產(chǎn)/消費(fèi)型通訊方式，網(wǎng)絡(luò)中有且只有一個(gè)SYNC生產(chǎn)者，一般有多個(gè)消費(fèi)者，其網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)符優(yōu)先級(jí)很高，一般設(shè)置為0 x80，基本上除了NMT優(yōu)先級(jí)最高。SYNC生產(chǎn)者按照固定頻率發(fā)送SYNC報(bào)文，需要SYNC的節(jié)點(diǎn)(消費(fèi)者)將其接收并計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)值達(dá)到節(jié)點(diǎn)相應(yīng)TPDO要求時(shí)，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(guò)程中SYNC生

39、產(chǎn)者提供網(wǎng)絡(luò)節(jié)拍，各消費(fèi)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(diǎn)： 1. SYNC并不是主節(jié)點(diǎn)必須的功能，不一定要和NMT放在同一節(jié)點(diǎn)上，實(shí)際網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中可以在網(wǎng)絡(luò)中找一個(gè)任務(wù)較少、實(shí)時(shí)性好的節(jié)點(diǎn)來(lái)作為SYNC生產(chǎn)者，SYNC消費(fèi)者可以有多個(gè)，但是生產(chǎn)者同時(shí)只能有一個(gè)存在。 2. SYNC是不帶數(shù)據(jù)的，以使報(bào)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(shí)間段內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)，這個(gè)時(shí)間段叫做時(shí)間窗口(對(duì)象1006H指定)，要小于SYNC節(jié)拍周期，以便每個(gè)周期留一定時(shí)間來(lái)進(jìn)行其他類型的網(wǎng)絡(luò)通訊。SFO S

40、YNC對(duì)象 SYNC是CANopen管理各節(jié)點(diǎn)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(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)拍來(lái)執(zhí)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的收發(fā)。SYNC屬于生產(chǎn)/消費(fèi)型通訊方式，網(wǎng)絡(luò)中有且只有一個(gè)SYNC生產(chǎn)者，一般有多個(gè)消費(fèi)者，其網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)符優(yōu)先級(jí)很高，一般設(shè)置為0 x80，基本上除了NMT優(yōu)先級(jí)最高。SYNC生產(chǎn)者按照固定頻率發(fā)送SYNC報(bào)文，需要SYNC的節(jié)點(diǎn)(消費(fèi)者)將其接收并計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)值達(dá)到節(jié)點(diǎn)相應(yīng)TPDO要求時(shí)，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(guò)程中SYNC生產(chǎn)者提供網(wǎng)絡(luò)節(jié)拍，各消費(fèi)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(diǎn)：1. SYNC并不是主節(jié)點(diǎn)必須的功能，不一定要和NMT放在同一節(jié)點(diǎn)上，實(shí)際網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中可以在網(wǎng)絡(luò)中找一個(gè)任務(wù)較少、實(shí)時(shí)性好的節(jié)點(diǎn)來(lái)作為SYNC生產(chǎn)者，SYNC消費(fèi)者可以有多個(gè)，但是生產(chǎn)者同時(shí)只能有一個(gè)存在。2. SYNC是不帶數(shù)據(jù)的，以使報(bào)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(shí)間段內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)，這個(gè)時(shí)間段叫做時(shí)間窗口(對(duì)象1006H指定)，要小于SYNC節(jié)拍周期，以便每個(gè)周期留一定時(shí)間來(lái)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(duì)象 兩個(gè)連續(xù) SY

42、NC 消息之間的時(shí)間段稱為通訊循環(huán)周期，可以在 SYNC 生產(chǎn)者的對(duì)象字典（對(duì)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(shí)間范圍內(nèi)開(kāi)始傳輸。此時(shí)間范圍稱同步窗口長(zhǎng)度，可在所有必須傳輸同步 PDO 的設(shè)備的對(duì)象字典（對(duì)象索引為十六進(jìn)制的 1007）中進(jìn)行配置。SFO 時(shí)間戳對(duì)象 時(shí)間戳對(duì)象提供所有設(shè)備作為統(tǒng)一的時(shí)間基準(zhǔn)。 這個(gè)時(shí)間是以6個(gè)字節(jié)編碼的，代表從1984年1月1日起的絕對(duì)時(shí)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(shí)，會(huì)觸發(fā)EMCY通訊幀。 EMCY的COB-ID存儲(chǔ)在對(duì)象字典主索引為0 x1014的對(duì)象

43、內(nèi)。 使用EMCY信息前要確認(rèn)0 x1014對(duì)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(cuò)誤，會(huì)觸發(fā)EMCY信息的發(fā)送，發(fā)生過(guò)的錯(cuò)誤記錄在索引為0 x1003的對(duì)象中SFONode guard 和Heart beatPage 49Confidential Property of Schneider Electric | 為了檢測(cè)通訊為了檢測(cè)通訊中斷，節(jié)點(diǎn)一般會(huì)提供中斷，節(jié)點(diǎn)一般會(huì)提供Node guard或或Heart beat服務(wù)服務(wù) 節(jié)點(diǎn)保護(hù)服務(wù)：通過(guò)每隔一定間隔（壽命）發(fā)送“remote transmit request” （遠(yuǎn)程發(fā)送請(qǐng)求） （RTR）來(lái)掃描節(jié)點(diǎn)。

44、通過(guò)將“保護(hù)時(shí)間”與“壽命系數(shù)”相乘來(lái)計(jì)算得出“壽命”，一旦“壽命”到期，如果節(jié)點(diǎn)沒(méi)有收到（主站）RTR 就會(huì)觸發(fā)一個(gè)“Life Guarding” （壽命保護(hù)）故障， 并發(fā)送一個(gè)緊急電報(bào)（EMCY）： 假如設(shè)置了“Guard Time” （保護(hù)時(shí)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(diǎn)的消費(fèi)時(shí)間）參數(shù)必須大于“Node Heartbeat的Producer Time”（心跳的生產(chǎn)時(shí)間）。如果當(dāng)前

45、配置的節(jié)點(diǎn)的“Master Consumer Time of Node”（節(jié)點(diǎn)的消費(fèi)時(shí)間）為0，則不啟動(dòng)心跳服務(wù)。 在“節(jié)點(diǎn)的消費(fèi)時(shí)間”過(guò)去之后沒(méi)有收到“心跳信息”，變頻器就會(huì)觸發(fā)一個(gè)“心跳”事件并發(fā)送一個(gè)緊急電報(bào)（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(duì)象字典-ODPage 50Confidential Property of Schneider Electric | 對(duì)象字典對(duì)象字典對(duì)象詞典OD是一序列對(duì)象組，可以通過(guò)以下方式進(jìn)行訪問(wèn)： 16位索引號(hào) 有時(shí)候加上8位子索引號(hào)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(yǔ)法，并可用于總線配置工具(例如 Sycon 等) EDS文件文件： 對(duì)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(lái)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(duì)象字典-ODPage 51Confidential Property of Schneider Electric | 對(duì)象字典的結(jié)構(gòu)對(duì)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(shí)符的分配Page 53Confidential Property of Schneider Electric | 標(biāo)識(shí)符標(biāo)識(shí)符把COB-ID 標(biāo)示符分成兩個(gè)部分: 功能代碼功能代碼用于對(duì)以下對(duì)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(duì)象, 1 Node Guarding 標(biāo)示符, 1 SYNC 對(duì)象, 1 Time Stamp 對(duì)象和一個(gè)節(jié)點(diǎn)保護(hù). N