CANOpen系列教程07 _CANOpen协议概述

1写在前面

上一章节提供的例程是标准、数据帧格式的传输例程，结合前面理论知识，相信你根据参考例程可以实现远程帧及其他类型的数据传输。

前面教程讲述内容为CAN总线协议，属于底层硬件相关的一些内容。从本文开始，将正式讲述CANOpen协议。

CANOpen协议是基于CAN总线的上一层软件协议。该教程前面内容是建立底层通信，只有在底层通信成功基础上，才能实现上一层的通信协议。

提示：CANOpen协议内容很多，有许多内容都是一些抽象的概念。所以，有一些内容相对较难理解，随着慢慢深入即可消除那些疑虑。

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CANopen协议总述

CANopen 是一个基于 CAN 串行总线的网络传输系统的应用层协议，遵循 ISO/OSI 标准模型。

网络中不同的设备通过对象字典或者对象来相互交换数据，其中，主节点可以通过过程数据对象 (PDO) 或者服务数据对象 (SDO) 来获取或者修改其它节点对象字典列表中的数据。

CANOpen协议主要内容分为三大块，如下图CANopen 的设备模型。

CANOpen协议从大方向的划分，就如上图所示三大块。但是，这三大块里面的内容就牵涉到许多......

初学者可以以上图模型为中心，再结合实际例程理解CANOpen协议的各种抽象概念。

下面章节将进一步讲述模型中三大块内容的一些概念，初学者能理解尽量理解，不能理解可以先做了解即可。

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通信对象

CANopen协议中常用的通信对象包含如下几点：

1） 网络管理对象(NMT)

网络管理对象包括 Boot-up 消息， Heartbeat 协议及 NMT 消息，基于主从通信模式， NMT 用于管理和监控网络中的各个节点，主要实现三种功能：节点状态控制、错误控制和节点启动。

2） 服务数据对象 (SDO)

包括接收 SDO(R-SDO) 和发送 SDO(T-SDO)。

通过使用索引和子索引， SDO 使客户机能够访问设备对象字典中的项。

SDO 通过 CAL 中多元域的 CMS 对象来实现，允许传送任何长度的数据，当数据超过 4 个字节时分拆成几个报文。

协议是确认服务类型，为每个消息生成一个应答。 SDO 请求和应答报文总是包含 8 个字节。

3） 过程数据对象(PDO)

包括接收 PDO(RPDO) 和发送 PDO(TPDO)。

用来传输实时数据，数据从一个创建者传到一个或多个接收者。数据传送限制在 1 到 8 个字节。

每个 CANopen 设备包含 8 个缺省的 PDO 通道， 4 个发送 PDO 通道和 4 个接收 PDO 通道。

PDO 包含同步和异步两种传输方式，由该 PDO 对应的通信参数决定。

PDO 消息的内容是预定义的，由该 PDO 对应的映射参数决定。

4） 同步对象 (SYNC)

同步对象是由 CANopen 主站周期性地广播到 CAN 总线的报文，用来实现基本的网络时钟信号，每个设备可以根据自己的配置，决定是否使用该事件来跟其它网络设备进行同步通信。

5） 紧急报文 (EMCY)

设备内部通信故障或者应用故障错误时发送的报文。

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对象字典

对象字典是设备规范中最重要的部分。它是一组参数和变量的有序集合，包含了设备描述及设备网络状态的所有参数。

通过网络可以采用有序的预定义的方式来访问的一组对象。这里就牵涉到定义对象字典的生成问题，后面我会讲述关于对象字典生成工具相关内容。

CANopen 协议采用了带有 16 位索引和 8 位子索引的对象字典。你可以理解为一本汉语字典，我们需要查找里面的某个汉子（可以理解定义的某个数据），我们就会从拼音或笔画（索引）进去找到对应位置。

CANOpen 协议对象字典主索引如下图，这只是一个主要的索引。其实还能细分下去，这里不过多讲述，后续会进一步讲述。

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应用

应用这一块的内容包含应用程序、设备子协议实现。可以从CANopen 的设备模型明白，对外就是IO接口，也就是供我们调用的接口。

应用这一块包含CANOpen协议上层的内容，可以简单理解封装的一些供用户读写操作的函数。

应用这一块内容在后面结合实例分析会牵涉，初学者可以简单了解有这么一块，且知道这一块在CANOpen协议中大致的作用即可。