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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。CANopen 在基本術語中可以定義為在CAN 總線傳輸數據時使用的通信語言。發(fā)送者和接收者對數據信息的定義需要遵循共同的標準。
與CAN 總線底層協議包含物理層和數據鏈路層相比，CANopen 則是包含網絡層、傳輸層、會話層、表示層、應用層這五個層次的高層協議。
在CAN總線上這些協議層之間都是獨立的。
在CAN總線上這些協議的功能描述如下：
盡管CAN 總線已經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設計的，如今它在各個領域都得到了應用，例如：
● 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絡應用，如車內網絡。它提供了高度靈活的配置功能。使用CAN-open，能夠做到：
● 實現設備網絡行為
● 影響和控制網絡行為
● 溝通和處理數據
● 設備內部故障提示
● 設備能夠點對點通信
● 定義內部設備結構
● 允許數據速率在10kbps-1000kbps 間調整
CANopen 的內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 協議：
一個CANopen協議棧實現幾個CANopen COB與對應速率的CANopen 通信。CANopen 協議由以下部分組成：
? 數據對象服務協議（SDO）
● SDO服務使CANopen節(jié)點能夠通過CAN網絡讀取、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數據幀組成
● 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據操作。為了解決這個問題，使用了進程數據對象協議。
? 進程數據對象協議（PDO）
● PDO 通常被視為一個重要的CANopen 協議，因為它承載了大量的信息
● CANopen 使用進程數據對象（PDO）跨CANopen 節(jié)點在實時操作數據中傳播高優(yōu)先級控制和狀態(tài)信息
● PDO 由單個CAN 幀組成，可在單個幀內僅傳送多達8字節(jié)的應用程序數據，其中包含多個對象參數值
Producer（生產者）: 它產生要傳輸到主機的數據
Consumer（消費者）：這里的主機就是消費者。它從生產者那里接收數據
? 網絡管理協議（NMT）
NMT 服務定義CANopen 設備的通信方式。在接收到NMT 協議時，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 協議發(fā)送單個CAN 幀，數據長度為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協議操作，因為PDO僅在操作狀態(tài)下才可運作。
? 特殊功能協議
為了產生特定的網絡行為，CANopen提供了三種特定的協議：
● Synchronisation Protocol（同步協議）：該協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議。根據預定義的連接設置，同步消息映射到單個CAN 幀，COB ID 為80h。（它不攜帶數據（DLC=0））
● Emergency Protocol（應急協議）：
任何內部設備錯誤都會觸發(fā)應急協議。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（時間戳協議）：允許CANopen系統的用戶調整特定的網絡時間，該時間戳映射到一個CAN幀，該幀具有6字節(jié)的數據。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點這個數據信息。默認情況下，關聯的CAN幀預設值為CAN標識符100h。
? 錯誤控制協議：監(jiān)聽CANopen 網絡
● Heartbeat Protocol（防斷連協議）：防斷連協議驗證其可用性及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（啟動協議）：這表示一種獨特類型的錯誤控制協議。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 網絡
○ 更改網絡設置（當有新設備添加到CANopen 時）
○ 它可以被認為是CANopen 網絡中出現錯誤情況的標志
工商網監(jiān)
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