CAN和CANopen简介

一、CAN和CANopen简介

CAN总线全称为Controller Area Network即控制器局域网是国际上应用最广泛的现场总线之一，已经在汽车制造、机械制造、包装机械、烟草等行业得到了广泛的应用。CAN总线是德国BOSCH公司从80年代初为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议，它是一种多主总线，通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维。通信速率可达1MBPS。CAN总线通信接口中集成了CAN协议的物理层和数据链路层功能，可完成对通信数据的成帧处理，包括位填充、数据块编码、循环冗余检验、优先级判别等项工作。

CAN协议的一个最大特点是废除了传统的站地址编码，而代之以对通信数据块进行编码。采用这种方法的优点可使网络内的节点个数在理论上不受限制，数据块的标识码可由11位或29位二进制数组成，因此可以定义211或229个不同的数据块，这种按数据块编码的方式，还可使不同的节点同时接收到相同的数据，这一点在分布式控制系统中非常有用。数据段长度最多为8个字节，可满足通常工业领域中控制命令、工作状态及测试数据的一般要求。同时，8个字节

不会占用总线时间过长，从而保证了通信的实时性。CAN协议采用CRC检验并可提供相应的错误处理功能，保证了数据通信的可靠性。CAN卓越的特性、极高的可靠性和独特的设计，特别适合工业过程监控设备的互连，因此，越来越受到工业界的重视，并已公认为最有前途的现场总线之一。

另外，CAN总线采用了多主竞争式总线结构，具有多主站运行和分散仲裁的串行总线以及广播通信的特点。CAN总线上任意节点可在任意时刻主动地向网络上其它节点发送信息而不分主次，因此可在各节点之间实现自由通信。CAN总线协议已被国际标准化组织认证，技术比较成熟，控制的芯片已经商品化，性价比高，特别适用于分布式测控系统之间的数通讯。CAN总线插卡可以任意插在PC、AT、XT兼容机上，方便地构成分布式监控系统。

而CANopen是基于CAN总线的应用层协议，在开放的现场总线标准中CANopen是最著名和成功的一种,已经在欧洲和美国获得广泛的认可和大量应用。1992年在德国成立了“自动化CAN用户和制造商协

会”(CiA,CANinAutomation)，开始着手制定自动化CAN的应用层协议CANopen。此后，协会成员开发出一系列CANopen产品，在机械制造、铁路、车辆、船舶、制药、食品加工等领域获得大量应用。目前CANopen协议已经成为了一种新的工业现场总线标准EN-50325-4。CANopen协议是CAN-in-Automation(CiA)定义的标准之一，在欧洲，CANopen协议被认为是在基于CAN的工业系统中占领导地位的标准。大多数重要的设备类型，例如数字和模拟的输入输出模块、驱动设备、操作设备、控制器、可编程控制器或编码器，都在称为“设备描述”的协议中进行描述;“设备描述”定义了不同类型的标准设备及其相应的功能。依靠CANopen协议的支持，可以对不同厂商的设备通过总线进行配置。

二、CANopen的基本知识

EDS文件

EDS (Electronic Data Sheet)

EDS文件描述了CAN网络上设备通信属性(波特率、输出类型、I/O提供…)。它由设备制造商提供，用于在配置工具中配置节点(就像Windows里的设备驱动程序)。

PDO

PDO (过程数据对象)

CANopen帧包含I/O数据

区分在：

1、传送PDO：TXPDO 带有节点提供给其他节点的数据

2、接收PDO：RXPDO 节点消耗的数据

传送的方向从节点的观点看总是可见的。PDO没有必要包含所有节点映象。通常模拟量和数字量被分成不同的PDO进行传送。对输出也是同样如此!

SDO

SDO (服务数据对象)

CANopen帧包含参数

SDO主要用于在程序运行时，从设备读参数或者向设备写参数

COB-ID

COB-ID(通讯对象标识符)

每个CAN帧以一个COB-ID开头，COB-ID作为CAN帧的标识符。

在配置阶段，每个节点在接收COB-ID时，对帧来说，他是提供者或者消费者。

三、关于CANopen

介绍

CANopen是一个标准的工业控制系统现场总线协议。它特别适合实时控制的PLC ，因为它为集成的和可传输的工业应用提供了一个高效、低成本的解决方案。

CANopen协议

CANopen协议是建立在CAL协议基础上的一个子协议。通过定义设备规范，它甚至更加适合于标准工业组件。CANopen是一个CIA(CAN in Automation)标准，投入市场之初，它就迅速被推广。在欧洲，CANopen现在已经被公认为基于CAN 设计的工业系统的工业标准。

物理层

CAN使用差分驱动两总线(公共回路)。CAN信号是CAN-high和CAN-low线之

间的电压差值。

CANopen协议

1:CAN-high线

2:CAN-low线

3:终端电阻：120Ω

4:节点

根据电磁兼容要求，总线可以使用平行、双绞或者屏蔽走线方式。单线结构使反射最小化。

CANopen规范文件

通讯规范文件

CANopen规范文件时基于“通信规范文件”的，用来规定主要通讯机制和它们的描述(DS301)。

设备规范文件

在设备规范文件中描述了工业自动化领域最重要的设备类型，同时也定义了设备功能类型。

标准设备描述例子为：

◆数字量和模拟量输入/输出模块(DS401)

◆电机(DS402)

◆控制设备(DS4P403)

◆闭环控制器(DSP404)

◆PLC

(DS405)

◆编码器(DS406)

通过CAN总线配置设备

通过CAN总线配置设备的可能性是制造商要求自治的基本原则之一。

CANopen规范文件的通用规格

CANopen是符合以下规定文件的，用于CAN系统的一套规范：

◆开发的总线系统

◆无协议超负荷的实时数据交换

◆可重新定义尺寸的模块化设计

◆设备互用性和交换性

◆被大量国际制造商支持

◆标准的网络配置

◆访问所有的参数设备

◆同步和循环过程数据/事件驱动数据

CANopen产品认证

在市场上提供CANopen认证产品的制造商都是CiA组织成员。

CAN标准

CANopen协议被CIA组织定义并且可访问该组织(须遵守某些限制)站点：https://www.wendangku.net/doc/1d2140240.html,.对主从设备的源代码可以从不同的供应商得到。

与CANopen网络通讯

通讯协议文件基于CAL服务和协议。

它提供用户对两种交换类型的访问：SDO、PDO。

在上电时，设备进入一个初始化阶段，接着进入预处理阶段。在这个阶段，只有SDO可以通讯。在接到一个启动命令后，设备进入工作状态，在这个阶段PDO可以进行通讯，SDO通讯仍然有效。

CANopen启动Boot-up

启动过程最小设备配置指定了简化的启动程序。这个过程描述如下CANopen协议

1:CAN-high线

2:CAN-low线

3:终端电阻：120Ω

4:节点

根据电磁兼容要求，总线可以使用平行、双绞或者屏蔽走线方式。单线结构使反射最小化。

CANopen规范文件

通讯规范文件

CANopen规范文件时基于“通信规范文件”的，用来规定主要通讯机制和它们的描述(DS301)。

设备规范文件

在设备规范文件中描述了工业自动化领域最重要的设备类型，同时也定义了设备功能类型。

标准设备描述例子为：

◆数字量和模拟量输入/输出模块(DS401)

◆电机(DS402)

◆控制设备(DS4P403)

◆闭环控制器(DSP404)

◆PLC

(DS405)

◆编码器(DS406)

通过CAN总线配置设备

通过CAN总线配置设备的可能性是制造商要求自治的基本原则之一。

CANopen规范文件的通用规格

CANopen是符合以下规定文件的，用于CAN系统的一套规范：

◆开发的总线系统

◆无协议超负荷的实时数据交换

◆可重新定义尺寸的模块化设计

◆设备互用性和交换性

◆被大量国际制造商支持

◆标准的网络配置

◆访问所有的参数设备

◆同步和循环过程数据/事件驱动数据

CANopen产品认证

在市场上提供CANopen认证产品的制造商都是CiA组织成员。

CAN标准

CANopen协议被CIA组织定义并且可访问该组织(须遵守某些限制)站点：https://www.wendangku.net/doc/1d2140240.html,.对主从设备的源代码可以从不同的供应商得到。

与CANopen网络通讯

通讯协议文件基于CAL服务和协议。

它提供用户对两种交换类型的访问：SDO、PDO。

在上电时，设备进入一个初始化阶段，接着进入预处理阶段。在这个阶段，只有SDO可以通讯。在接到一个启动命令后，设备进入工作状态，在这个阶段PDO可以进行通讯，SDO通讯仍然有效。

CANopen启动Boot-up

启动过程最小设备配置指定了简化的启动程序。这个过程描述如下CANopen协议

1:CAN-high线

2:CAN-low线

3:终端电阻：120Ω

4:节点

根据电磁兼容要求，总线可以使用平行、双绞或者屏蔽走线方式。单线结构使反射最小化。

CANopen规范文件

通讯规范文件

CANopen规范文件时基于“通信规范文件”的，用来规定主要通讯机制和它们的描述(DS301)。

设备规范文件

在设备规范文件中描述了工业自动化领域最重要的设备类型，同时也定义了设备功能类型。

标准设备描述例子为：

◆数字量和模拟量输入/输出模块(DS401)

◆电机(DS402)

◆控制设备(DS4P403)

◆闭环控制器(DSP404)

◆PLC

(DS405)

◆编码器(DS406)

通过CAN总线配置设备

通过CAN总线配置设备的可能性是制造商要求自治的基本原则之一。

CANopen规范文件的通用规格

CANopen是符合以下规定文件的，用于CAN系统的一套规范：

◆开发的总线系统

◆无协议超负荷的实时数据交换

◆可重新定义尺寸的模块化设计

◆设备互用性和交换性

◆被大量国际制造商支持

◆标准的网络配置

◆访问所有的参数设备

◆同步和循环过程数据/事件驱动数据

CANopen产品认证

在市场上提供CANopen认证产品的制造商都是CiA组织成员。

CAN标准

CANopen协议被CIA组织定义并且可访问该组织(须遵守某些限制)站点：https://www.wendangku.net/doc/1d2140240.html,.对主从设备的源代码可以从不同的供应商得到。

与CANopen网络通讯

通讯协议文件基于CAL服务和协议。

它提供用户对两种交换类型的访问：SDO、PDO。

在上电时，设备进入一个初始化阶段，接着进入预处理阶段。在这个阶段，只有SDO可以通讯。在接到一个启动命令后，设备进入工作状态，在这个阶段PDO可以进行通讯，SDO通讯仍然有效。

CANopen启动Boot-up

启动过程最小设备配置指定了简化的启动程序。这个过程描述如下

CANopen协议

1:CAN-high线

2:CAN-low线

3:终端电阻：120Ω

4:节点

根据电磁兼容要求，总线可以使用平行、双绞或者屏蔽走线方式。单线结构使反射最小化。

CANopen规范文件

通讯规范文件

CANopen规范文件时基于“通信规范文件”的，用来规定主要通讯机制和它们的描述(DS301)。

设备规范文件

在设备规范文件中描述了工业自动化领域最重要的设备类型，同时也定义了设备功能类型。

标准设备描述例子为：

◆数字量和模拟量输入/输出模块(DS401)

◆电机(DS402)

◆控制设备(DS4P403)

◆闭环控制器(DSP404)

◆PLC

(DS405)

◆编码器(DS406)

通过CAN总线配置设备

通过CAN总线配置设备的可能性是制造商要求自治的基本原则之一。

CANopen规范文件的通用规格

CANopen是符合以下规定文件的，用于CAN系统的一套规范：

◆开发的总线系统

◆无协议超负荷的实时数据交换

◆可重新定义尺寸的模块化设计

◆设备互用性和交换性

◆被大量国际制造商支持

◆标准的网络配置

◆访问所有的参数设备

◆同步和循环过程数据/事件驱动数据

CANopen产品认证

在市场上提供CANopen认证产品的制造商都是CiA组织成员。

CAN标准

CANopen协议被CIA组织定义并且可访问该组织(须遵守某些限制)站点：https://www.wendangku.net/doc/1d2140240.html,.对主从设备的源代码可以从不同的供应商得到。

与CANopen网络通讯

通讯协议文件基于CAL服务和协议。

它提供用户对两种交换类型的访问：SDO、PDO。

在上电时，设备进入一个初始化阶段，接着进入预处理阶段。在这个阶段，只有SDO可以通讯。在接到一个启动命令后，设备进入工作状态，在这个阶段PDO可以进行通讯，SDO通讯仍然有效。

CANopen启动Boot-up

启动过程最小设备配置指定了简化的启动程序。这个过程描述如下

CANopen启动Boot-up

详细步骤介绍：

1、模块上电

2、模块初始化，进入预处理状态

3、NMT服务：启动远程节点

4、NMT服务：预处理

5、NMT服务：停止远程节点

6、NMT服务：重启节点

7、NMT服务：重启节点通讯

初始

进入“重新启动通讯”后，设备进入初始模式。

该状态允许的操作有：

◆定义要求的通讯对象（SDO、PDO、紧急事件处理）◆安装相关的CAL服务

◆配置CAN控制器

初始化完成后设备自动进入预处理模式。

预处理

进入预处理的条件:

◆在初始化完成后

◆在正常工作模式下，接收到“进入预处理”NMT命令

在这种情况下，设备的配置可以被修改。然而只有SDO可以用来读或写设备的参数。

当配置完成后，通过接收相关的命令，设备进入以下的工作状态：

◆停止，当接收到“停止远程节点”NMT命令

◆运行，当接收到“启动远程节点”NMT命令

停止

如果设备处于“预处理”或者“正常工作”状态，接收到“节点停止”命令（NMT 服务），设备进入“停止状态”。

在这种情况下，设备不能被配置。不能读写设备相关参数（SDO），只有从设备的监视功能（即节点保护）有效。

操作

当设备处于“预处理”状态，接收到“启动远程节点”，设备进入操作状态。在“运行”状态，当使用“节点启动”NMT服务启动CANopen网络，所有的设备功能性被使用，PDO、SDO均可进行通讯。

过程数据对象（PDO）

PDO定义

PDO是过程数据通信相关的通信对象，它能保证过程数据的实时交换。

一个CANopen设备的PDO对象定

义了它与网络上其他CAN open设备之间的隐式数据交换。

当设备运行时，PDO交换被激活。

PDO类型

有两种PDO类型：

◆ TXPDO/TPDO：PDO被设备传送

◆ RXPDO/RPDO：PDO被设备接收

PDO的供给者与消费者

PDO基于“供给者/消费者”模型。传送的叫“供给者”，接收的叫“消费者”。

PDO的传送模式

◆同步（通过接收SYNC对象实现同步）

非周期：由远程帧预触发传送，或者由设备子协议中规定的对象特定事件预触发传送。周期：传送在每1到240个SYNC消息后触发。

◆ 异步

由远程帧触发传送。

由设备子协议中规定的对象特定事件触发传送。

服务数据对象（SDO）

SDO定义

服务数据对象SDO允许使用显示请求交换数据。

当设备处于预处理、工作状态，SDO服务是有效的。

SDO的类型

有两种SDO类型：

◆读SDO（上传）

◆写SDO（下载）

客户端/服务器模型

SDO协

议是基于“客户端/服务器”模型。

对于下载SDO

客户端发送一个标示被写对象的请求，服务器返回一个确认信息。

对于上传SDO

客户端发送一个标示被读对象的请求，服务器返回被读对象的数据。

对于一个未处理的SDO

对于以上的两种情况，如果一个SDO不能被处理，服务器返回一个错误代码。

“节点保护”和“寿命保护”

使用期限的定义

“使用期限”参数是按以下来计算的：

使用期限=保护时间（看门狗时间）*使用期限系数；保护时间的典型值在250ms 到2S之间。对象0X100CH含有以毫秒时间定义的保护时间，对象0X100DH含有“使用期限系数”。

监控机制：

1、节点保护

2、心跳报文

监控激活

如果两个参数中有一个为零，那么模块不执行监控，即无寿命保护。为了激活监控，必须在两个对象中输入非零的数值。

保证可靠工作

为了保证可靠工作，建议设置“使用期限系数”为2。如果不是只样，主模块会产生延时（例如，在“节点保护”时高优先级信息的处理或者内部处理时），模块会转入预处理模式而不产生错误。

监控的重要性

这两种保护机制对CANopen系统的安全运行特别重要，特别是对不工作于事件-被控模式的设备。

从设备的监控

监控按以下的方法执行：

◆ 主设备发送远程帧，来读取从设备的状态;

COB-ID

0x700+Node_ID

从设备答复：

COB-ID Byte0

0x700+Node_ID Bit 7 : toggle Bit6-0 : 状态

◆从设备可以被配置为产生周期性的被称着“心跳报文”的报文，周期性的发送从设备的状态。

COB-ID Byte0

0x700+Node_ID状态

主设备的监控

如果主设备基于严格循环请求“保护”信息，从设备可以检测主设备的状态。如果从设备在也定义的使用期限内没有收到主设备的请求（保护错误），它会认为主设备故障。这种情况下相应输出进入出错状态并且从设备进入预处理状态。

“保护”协议

在第一个“保护”信息里，“锁住位”（t）的值是0，然后在每个后来的保护信息里，该位都会改变，只有可以显示信息是否丢失。总线头部用7个剩余的位来指示网络状态:

网络状态响应

被停止 0x04或0x84

预处理 0x7f或0xff

操作 0x05或0x85

四、CANopen设备

CAN总线网络中有如下几类设备：

(1) PLC：PLC做CAN上的一个主站，起到中央控制器的作用，对整个系统的工作起安排、调度、执行各个操作等作用。作为CAN网络中的主站，PLC可以访问网络中任何节点的任何可以访问的数据，并起总线监控作用，实时监控总线上各个节点的工作状态，如果出现错误并执行相应的处理程序；

(2) 分散式I/O：通常由电源部分、通信适配器部分、接线端子部分组成。分散式I/O不具有程序存储和程序执行，通信适配器部分接收主站指令，按主站指令驱动I/O，并将I/O输入及故障诊断等信息返回给主站。

(3) 驱动器、传感器、执行机构等现场设备：即带CAN接口的现场设备，可由主站在线完成系统配置、参数修改、数据交换等功能。至于哪些参数可进行通信及参数格式由CAN open行规决定。

CANopen协议讲解

根据DS301的内容进行介绍 1、CAN总线 CAN标准报文

2、CANopen应用层协议 CANopen 协议不针对某种特别的应用对象，具有较高的配置灵活性，高数据传输能力，较低的实现复杂度。同时，CANopen 完全基于CAN 标准报文格式，而无需扩展报文的支持，最多支持127个节点，并且协议开源。 一个标准的CANopen 节点（下图），在数据链路层之上，添加了应用层。该应用层一般由软件实现，和控制算法共同运行在实时处理单元内。 一个标准的CANopen 节点 CANopen 应用层协议细化了CAN 总线协议中关于标识符的定义。定义标准报文的11 比特标识符中高4 比特为功能码，后7 比特为节点号，重命名为通讯对象标识符（COB-ID）。功能码将所有的报文分为7个优先级，按照优先级从高至低依次为： 网络命令报文（NMT） 同步报文（SYNC） 紧急报文（EMERGENCY） 时间戳（TIME）

过程数据对象（PDO） 服务数据对象（SDO） 节点状态报文（NMT Err Control） 7 位的节点号则表明CANopen 网络最多可支持127个节点共存（0 号节点为主站）。 下表给出了各报文的COB-ID 范围。 NMT 命令为最高优先级报文，由CANopen 主站发出，用以更改从节点的运行状态。 SYNC 报文定期由CANopen 主站发出，所有的同步PDO 根据SYNC报文发送。 EMERGENCY报文由出现紧急状态的从节点发出，任何具备紧急事件监控与

处理能力的节点会接收并处理紧急报文。

TIME 报文由CANopen 主站发出，用于同步所有从站的内部时钟。 PDO 分为4 对发送和接收PDO，每一个节点默认拥有4对发送PDO 和接收PDO，用于过程数据的传递。 SDO 分为发送SDO 和接收SDO，用于读写对象字典。 MT Error Control报文由从节点发出，用以监测从节点的运行状态。 状态机 CANopen 的每一个节点都维护了一个状态机。该状态机的状态决定了该节点当前支持的通讯方式以及节点行为。 初始化时，节点将自动设置自身参数和CANopen 对象字典，发出节点启动报文，并不接收任何网络报文。 初始化完成后，自动进入预运行状态。在该状态，节点等待主站的网络命令，接收主站的配置请求，因此可以接收和发送除了PDO 以外的所有报文。 运行状态为节点的正常工作状态，接收并发送所有通讯报文。 停止状态为一种临时状态，只能接收主站的网络命令，以恢复运行或者重新启动。

CANopen协议介绍

CANopen ?????????CAN-bus????

?? 1??? (1) 2?CAL ?? (2) 3?CANopen (3) 3ˊ1 ????OD (3) 3ˊ2 CANopen?? (4) 3ˊ3 CANopen8?Н??▊ (6) 3ˊ4 CANopen????? (8) 3ˊ5 CANopen boot-up?? (8) 3ˊ6 CANopen?????? (9) 4??? (18) 5??? (19)

1??? ?OSI????????????????????????1???ˊ????2??????????7?????????????????????????????3????????4???????г????5???????6?????????? CAN?Controller Area Network????????Н??1???2???ISO11898?????┉??Ё????????????????????????????Software?????Firmware????????????? ???CAN??Н?ˊ?????????????????????????????????НCAN??Ё?11/29?????8?????????????CAN??????????Ё?????????????????????????????CAN??????????????????CAN ??Ё????????????????????????????????ˊ???z ????Application layer?????Ё??????????????????????? z ?????Communication profile???????????????Н??Н???????z ?????Device proflile?????????????????? ??????????CAN??????CAL?????CAL?????CANopen???CANopen ???CAN-in-Automation(CiA)?Н???П?????????Й?????????????????CANopen?????????CAN?????Ё?:??????????????????????????????????????????????????????????????ā????ā???Ё?????ā????ā?Н????????????????????CANopen????????????????????????? ?OSI??Ё?CAN???CANopen??П?????????? C iA DS P-401C iA DS P-404 CiA DSP-xxx Application C hip Data Link Physical Layer ?1.1 CAN?CANopen???OSI????Ё?????

CAN总线与CANopen协议

CAN总线与CANOpen协议 一CAN总线简介 1．1 引言 在20世纪90年代的汽车研究领域，采用总线分布式控制获得了很大的成功。用户要求汽车的控制系统具有优越的性能以保证汽车的安全性和舒适性，因此越来越多的具有超强计算能力的电子设备加载在汽车上。这就要求不同的电子设备之间能够进行通信和数据交换，以达到信息共享协调工作的目的。德国的博世公司（Bosch）率先将CAN总线（Controller Area Network）应用于汽车电子控制系统，解决了控制系统的部件之间的以及控制系统与测试设备主机的数据交换问题，替代了原有网络（用于车体控制的LIN网络、用于厂内环境控制的MOST 网络及原有车内通信的Flecray网络等）实现的功能。由于其独特的设计思想和高可靠性，在不同总线标准的竞争中获得了广泛的认可，并逐渐成为汽车最基本的控制网络，广泛应用于火车、机器人、楼宇控制、机械制造、数字机床、医疗器械、自动化仪表等领域。 图1.1 早期的ECU（汽车电子控制单元）通信 CAN总线是一种串行通信协议，具有较高的通信速率的和较强的抗干扰能力，可以作为现场总线应用于电磁噪声较大的场合。由于CAN总线本身只定义ISO/OSI模型中的第一层（物理层）和第二层（数据链路层），通常情况下CAN 总线网络都是独立的网络，所以没有网络层。在实际使用中，用户还需要自己定义应用层的协议，因此在CAN总线的发展过程中出现了各种版本的CAN应用

层协议，现阶段最流行的CAN应用层协议主要有CANopen、DeviceNet和J1939等协议。 图1.2 基于总线（CAN）的ECU通信 1.2 CAN总线的特点 CAN总线并不采用物理地址的模式传送数据，而是每个消息有自己的标识符用来识别总线上的节点。标识符主要有2个功能：消息滤波和消息优先级确定。节点利用标识符确定是否接收总线上的传送的消息当有2个或更多节点需要传送数据时，根据标识符确定消息的优先级。总线访问采用多主原则，所有节点都可以作为主节点占用总线。CAN总线相对于Ethernet具有非破坏性避免总线冲突的特点（CSMA/CA协议，与CSMA/CD协议相似），这种方式可以保证在产生总线冲突的情况下，具有更高优先级的信息没有被延时传输。 其物理传输层详细和高效的定义，使得CAN总线具有其它总线无法达到的优势，注定其在工业现场总线中占有不可动摇的地位，CAN总线通信主要具有如下所示的优势和特点： （1）CAN总线上任意节点均可在任意时刻主动的向其它节点发起通信，节点没有主从之分，但在同一时刻优先级高的节点能获得总线的使用权，在高优先级的节点释放总线后，任意节点都可使用总线； （2）CAN总线传输波特率为5Kbps~1Mbps，在5Kbps的通信波特率下最远传输距离可以达到10Km，即使在1Mbps的波特率下也能传输40m的距离。在1Mbps波特率下节点发送一帧数据最多需要134μs； （3）CAN总线采用载波监听多路访问、逐位仲裁的非破坏性总线仲裁技术。在节点需要发送信息时，节点先监听总线是否空闲，只有节点监听到总线空

can总线与canopen协议

竭诚为您提供优质文档/双击可除can总线与canopen协议 篇一：?canopen协议讲解 根据ds301的内容进行介绍 1、can总线 can标准报文 2、canopen应用层协议 canopen协议不针对某种特别的应用对象，具有较高的配置灵活性，高数据传输能力，较低的实现复杂度。同时，canopen完全基于can标准报文格式，而无需扩展报文的支持，最多支持127个节点，并且协议开源。 一个标准的canopen节点（下图），在数据链路层之上，添加了应用层。该应用层一般由软件实现，和控制算法共同运行在实时处理单元内。 一个标准的canopen节点 canopen应用层协议细化了can总线协议中关于标识符的定义。定义标准报文的11比特标识符中高4比特为功能码，后7比特为节点号，重命名为通讯对象标识符（cob-id）。功能码将所有的报文分为7个优先级，按照优先级从高至低

依次为： 网络命令报文（nmt） 同步报文（sync） 紧急报文（emeRgency） 时间戳（time） 过程数据对象（pdo） 服务数据对象（sdo） 节点状态报文（nmterrcontrol） 7位的节点号则表明canopen网络最多可支持127个节点共存（0号节点为主站）。 下表给出了各报文的cob-id范围。 nmt命令为最高优先级报文，由canopen主站发出，用以更改从节点的运行状态。 sync报文定期由canopen主站发出，所有的同步pdo根据sync报文发送。 emeRgency报文由出现紧急状态的从节点发出，任何具备紧急事件监控与处理能力的节点会接收并处理紧急报文。 time报文由canopen主站发出，用于同步所有从站的内部时钟。 pdo分为4对发送和接收pdo，每一个节点默认拥有4 对发送pdo和接收pdo，用于过程数据的传递。 sdo分为发送sdo和接收sdo，用于读写对象字典。

CANopen协议—PDO介绍

机械工程学院机械设计及理论研究所 目录 第一章PDO实例分析 (1) 一、目的： (1) 二、手段： (1) 三、分析： (1) 四、过程： (2) 4.1.对象字典的编写 (2) 4.1.1各节点ID分配表定义 (2) 4.1.2对节点1进行对象字典编写 (2) 4.1.3对节点2进行对象字典编写 (3) 4.1.4对节点3进行对象字典编写 (5) 4.2节点1发送数据至节点2、节点3 (6) 4.2.1节点1发送数据至总线 (6) 4.2.2 节点2、节点3从总线接收数据 (7) 4.3 节点2 发送数据至节点3 (8) 4.3.1 节点2 发送数据至总线 (8) 4.3.2 节点3从总线接收数据 (9) 参考文献 (10)

第一章PDO实例分析 一、目的： 实例的目的如图1-1所示，实现节点1的数据（A、B）传送到节点2、节点3，同时实现节点2传输数据（C、D）至节点3 。 图1-1 数据传输目的 二、手段： 使用PDO进行数据传送。 三、分析： 图1-2 SDO客户/服务器通讯模式[1] PDO通信是基于生产者/消费者（Producer/Consumer）模型，主要用于传输实时数据。产生数据的节点将带有自己节点号的数据放到总线上，需要该数据的节点可以配置为接收该节点发送的数据[3]。

四、过程： 4.1.对象字典的编写 对象字典的结构和条目对于所有设备是共同的，本例中采用索引定位，子索引确定对象的思想构建对象字典，方法是使用结构体定义子索引，子索引结构体的成员变量包含对象的属性（读写权限，数据类型，数据长度等）和指向对象的指针，定义索引时包含指向子索引的指针和子索引数目，对象字典各项在代码中采取如图1-3所示的方式来组织构建，这样可以方便地通过索引和子索引一找到对应的项，对象定义为指针的形式可以通过主站的SDO报文进行读写，实现对对象字典的灵活配置，同时这种方式实现通讯层与应用层共享数据变量的特点。对象字典的条目格式如图1-3所示： 图1-3 对象字典模块结构图 4.1.1各节点ID分配表定义 表1-1 各节点ID分配表 4.1.2对节点1进行对象字典编写 节点1发送数据至节点2、节点3，故需定义TPDO，我们在此处定义为TPDO1。节点1的应用数据区、TPDO1的通讯参数和映射参数在对象字典中的定义分别如表1-2、1-3和1-4所示。 表1-2 节点1的应用数据区在对象字典中的定义 表1-3 节点1的TPDO1通讯参数在对象字典中的定义

CANopen协议介绍

CANopen协议介绍（讲义） 2010-10-12 15:58:28| 分类：技术文档| 标签：|举报|字号大中小订阅 很长一段时间以来，很多人问我CANopen 总线优势到底在什么地方，我也大体的给了口头的讲述，但是比较笼统，没办法做到详细解释，加上纯技术的话语比较晦涩，遇上内行还能多聊几句，如果是刚接触的，那就是云里雾里了。这次正好要进行公司业务员培训，要讲讲CANopen，在整理过程中把我的讲义贴出来，希望能帮到大家，以下内容是我讲课的口述内容，比较白话，不能作为资料，大家见谅，鉴于我整理也比较辛苦，也算个小小的知识产权，所以PPT我就不 贴出来了。^-^ 讲义内容： 通常CANopen协议相关的一些资料相对来说比较晦涩，非专业人士看起来比较困难。我尽量以浅显易懂的方式将CANopen 协议的框架和它在实际应用中存在的优缺 点展示给大家。

我按照最先接触的内容由浅入深的讲解，直接讲CANopen协议会有点跳跃的感觉，所以，我以产品作为切入点，分析一下如何使用，在这个过程中，让大家理解什么是CANopen协议。首先，我们拿到一个产品，比方说是编码器，它的用途是作为位置传感器，那我们就需要将编码器送出的数据进行采集。一般自然界中存在的信号有多种形式，大多以模拟量形式存在，类似于人感觉到温度的高低、水流的快慢、风力的大小等等。但这是很模糊的概念，今天热了还是冷了，风大风小，没有比较是很难界定的，为了规范这些量，方便描述时的统一性，温度计量标准有华氏和摄氏、水流有每秒多少立方、风力有级数。这些，就是数字量。数字量在人与人之间传递时，可以通过嘴和耳，语言和听力，在设备之间如何来传递呢？学过数电的人知道，灯泡有两种状态，亮和暗，在最基础的电路回路里，“通”和“断”是两个最基本的状态，我们可以把他理解为“1”和“0”，这样，就有了表述的方法。但是单独使用这两种状态是无法传递信息的，如何把编码器

CANOPEN协议详解.pdf

一、CAN-BUS 介绍 1．CAN 的基本概念、特点 CAN 是Controller Area Network 的缩写（以下称为 CAN ），是ISO*1国际标准化 的串行通信协议。CAN 协议如表 3 所示涵盖了ISO 规定的OSI 基本参照模型中的传输层、数据链路层及物理层。 CAN 协议中关于ISO/OSI 基本参照模型中的传输层、数据链路层及物理层，具体有哪些定义如图所示。 . ISO/OSI 基本参照模型ISO/OSI 基本参照模型 各层定义的主要项目软件 控制 7 层：应用层 由实际应用程序提供可利用的服务。6 层：表示层 进行数据表现形式的转换。如：文字设定、数据压缩、加密等的控制5 层：会话层 为建立会话式的通信，控制数据正确地接收和发送。4 层：传输层控制数据传输的顺序、传送错误的恢复等，保证通信的品质。 如：错误修正、再传输控制。 3 层：网络层进行数据传送的路由选择或中继。 如：单元间的数据交换、地址管理。 硬件 控制 2 层：数据链路层 将物理层收到的信号（位序列）组成有意义的数据，提供传输错误控 制等数据传输控制流程。如：访问的方法、数据的形式。 通信方式、连接控制方式、同步方式、检错方式。应答方式、通信方式、包（帧）的构成。位的调制方式（包括位时序条件）。 1 层：物理层 规定了通信时使用的电缆、连接器等的媒体、电气信号规格等，以实 现设备间的信号传送。 如：信号电平、收发器、电缆、连接器等的形态。【注】*1 OSI ：Open Systems Interconnection （开放式系统间互联）

CAN的特点 CAN 协议具有以下特点。 (1) 多主控制 在总线空闲时，所有的单元都可开始发送消息（多主控制）。最先访问总线的单元可获得发送权。 (2) 消息的发送 在CAN 协议中，所有的消息都以固定的格式发送。总线空闲时，所有与总线相连 的单元都可以开始发送新消息。两个以上的单元同时开始发送消息时，根据标识符（Identifier 以下称为ID）决定优先级。ID 并不是表示发送的目的地址，而是表示访问总线的消息的优先级。两个以上的单元同时开始发送消息时，对各消息ID 的每个位进行逐个仲裁比较。仲裁获胜（被判定为优先级最高）的单元可继续发送消息，仲裁失利 的单元则立刻停止发送而进行接收工作。 (3) 系统的柔软性 与总线相连的单元没有类似于“地址”的信息。因此在总线上增加单元时，连接在 总线上的其它单元的软硬件及应用层都不需要改变。 (4) 通信速度 根据整个网络的规模，可设定适合的通信速度。 在同一网络中，所有单元必须设定成统一的通信速度。即使有一个单元的通信速度 与其它的不一样，此单元也会输出错误信号，妨碍整个网络的通信。不同网络间则可以 有不同的通信速度。 (5) 远程数据请求 可通过发送“遥控帧”请求其他单元发送数据。 (6) 错误检测功能·错误通知功能·错误恢复功能 所有的单元都可以检测错误（错误检测功能）。 检测出错误的单元会立即同时通知其他所有单元（错误通知功能）。 正在发送消息的单元一旦检测出错误，会强制结束当前的发送。强制结束发送的单 元会不断反复地重新发送此消息直到成功发送为止（错误恢复功能）。 (7) 故障封闭 CAN 可以判断出错误的类型是总线上暂时的数据错误（如外部噪声等）还是持续的 数据错误（如单元内部故障、驱动器故障、断线等）。由此功能，当总线上发生持续数据错误时，可将引起此故障的单元从总线上隔离出去。 (8) 连接 CAN 总线是可同时连接多个单元的总线。可连接的单元总数理论上是没有限制的。 但实际上可连接的单元数受总线上的时间延迟及电气负载的限制。降低通信速度，可连 接的单元数增加；提高通信速度，则可连接的单元数减少。 2. CAN协议及标准规格

CANOPEN协议详解

一、CAN-BUS介绍 1．CAN的基本概念、特点 CAN 是Controller Area Network的缩写（以下称为CAN），是ISO*1国际标准化的串行通信协议。 CAN 协议如表3 所示涵盖了ISO 规定的OSI 基本参照模型中的传输层、数据链路层及物理层。 CAN 协议中关于ISO/OSI 基本参照模型中的传输层、数据链路层及物理层，具体有哪些定义如图所示。 . ISO/OSI 基本参照模型 【注】*1 OSI：Open Systems Interconnection （开放式系统间互联）

CAN的特点 CAN 协议具有以下特点。 (1) 多主控制 在总线空闲时，所有的单元都可开始发送消息（多主控制）。最先访问总线的单元可获得发送权。 (2) 消息的发送 在CAN 协议中，所有的消息都以固定的格式发送。总线空闲时，所有与总线相连的单元都可以开始发送新消息。两个以上的单元同时开始发送消息时，根据标识符（Identifier 以下称为ID）决定优先级。ID 并不是表示发送的目的地址，而是表示访问总线的消息的优先级。两个以上的单元同时开始发送消息时，对各消息ID 的每个位进行逐个仲裁比较。仲裁获胜（被判定为优先级最高）的单元可继续发送消息，仲裁失利的单元则立刻停止发送而进行接收工作。 (3) 系统的柔软性 与总线相连的单元没有类似于“地址”的信息。因此在总线上增加单元时，连接在总线上的其它单元的软硬件及应用层都不需要改变。 (4) 通信速度 根据整个网络的规模，可设定适合的通信速度。 在同一网络中，所有单元必须设定成统一的通信速度。即使有一个单元的通信速度与其它的不一样，此单元也会输出错误信号，妨碍整个网络的通信。不同网络间则可以有不同的通信速度。 (5) 远程数据请求 可通过发送“遥控帧”请求其他单元发送数据。 (6) 错误检测功能·错误通知功能·错误恢复功能 所有的单元都可以检测错误（错误检测功能）。 检测出错误的单元会立即同时通知其他所有单元（错误通知功能）。 正在发送消息的单元一旦检测出错误，会强制结束当前的发送。强制结束发送的单元会不断反复地重新发送此消息直到成功发送为止（错误恢复功能）。 (7) 故障封闭 CAN 可以判断出错误的类型是总线上暂时的数据错误（如外部噪声等）还是持续的数据错误（如单元内部故障、驱动器故障、断线等）。由此功能，当总线上发生持续数据错误时，可将引起此故障的单元从总线上隔离出去。 (8) 连接 CAN 总线是可同时连接多个单元的总线。可连接的单元总数理论上是没有限制的。但实际上可连接的单元数受总线上的时间延迟及电气负载的限制。降低通信速度，可连接的单元数增加；提高通信速度，则可连接的单元数减少。 2. CAN协议及标准规格

CANOpen协议家族

CANOpen协议族入门学习笔记CANOPEN 2010-11-07 16:52:57 当我们使用CANOpen时，首先要明确我们 CANOPEN能干什么? 要用canopen干什么？ 怎么用canopen来干活？ CANOPEN能干什么? 首先需要明确canopen各个协议的功能，兄弟我最近在学习中大概总结了一些提纲如下： canopen分为两种协议类型： 1)基础题，应用层和通信层规范，主要是3xx系列的规范 2)解应用题，相当于用基础科目解应用题的一些套路，4xx系列规范 一般来讲，CANopen协议集定义了基于CAN的分布式工业自动化系统的应用标准以及CAN应用层通信标准。 CANopen是CAN-in-Automation(CiA)定义的标准之一，并且在发布后不久就获得了广泛的承认。尤其是在欧洲，CANopen被认为是在基于CAN的工业系统中占领导地位的标准。CANopen协议集基于所谓的"通信子集"，该子集规定了基本的通信机制及其特性。 cAN物理层和数据链路层协议最初开发用作客车的车载网络。基于CAN的高层协议定义了如何根据特定的应用要求来使用CAN数据链路协议。除专用的基于CAN的高层协议外，还有多个国际标准化协议：用于嵌入式控制系统的CANopen、 用于工厂自动化的DeviceNet、用于卡车和其它车辆的基于J1939的解决方案(J1939-71、Isobus、ISO 11992、CiA 501/2)、用于客车诊断的ISO 15765。 分解学习CANOPEN 基础题类的3xx，等效于课本和字典，看个大概，用的时候再翻查也不迟，反正是开卷考试。最重要的莫过于301这个协议了，所有的应用题都是在这个基础题上的变化，国内的资料基本上都是讲解这部分，出于偷懒，我就不多讲了。 应用题类：既然是应用题，我把cia中文网站上的一些资料copy过来，作为我的纲要 CiA 401: 针对通用I/O模块的设备规范 CiA 402: 针对驱动装置和运动控制装置(伺服控制器、步进式电机控制器、

CANopen从站协议在stm32分析和说明

1 CANopen是一种架构在控制局域网路 （Control Area Network, CAN）上的高层通讯协定，其协议在嵌入式系统及单片机上广泛使用，是工业控制常用到的一种现场总线。依靠CANopen协议集的支持，可以对不同的从站设备通过总线进行配置和系统重构。相信在不久的将来随着国内对CANopen协议的研究深入，CANopen协议会在各个领域有广泛的应用。 CANopen 是OSI模型中的网络层以上（包括网络层）的协定。 CANopen 支持网络管理、设备监控及节点间的通讯，其中包括一个简易的传输层，可处理资料的传送。数据的传输和接收都基于CAN总线。如图1，通常多个从站设备靠CANopen网络传输数据给一个CANopen 主站设备。 CANopen需要有对象字典，SDO（服务数据对象）处理功能，PDO（过程数据对象）处理功能，定时器，NMT（网络管理）处理功能等。 2 CANopen对象字典介绍及设计 对象字典(od：object dictionary)是CANopen协议的核心。对象字典(od：object dictionary)是一个有序的对象组；每个对象采用一个16位的索引值来寻址，为了允许访问数据结构中的单个元素，同时定义了一个8位的子索引。通过接收主站发送的SDO（服务数据对象）报文，可以设置从站的对象字典，主要对象字典请参见表1。从站在做事件处理时通常会读取对象字典，根据对象字典里的数据进行事件处理。 譬如从站的1017索引是记录从站发送心跳包的时间间隔。当从站程序运行时并且从站是准备、停止、运行状态时，程序会查找1017索引的0号子索引里的数据进行处理。如果里面有数据的话（假设数据为2000），程序则会根据数据所设置的时间通过定时器判断来每2000毫秒发送心跳包。 表1 从站主要对象字典介绍

CANopen协议分析指南

广州致远电子有限公司

修订历史

目录 1. CANopen协议分析插件简介 (1) 1.1 CANopen协议及其插件简介 (1) 1.2 CANopen协议插件安装说明 (1) 1.3 CANopen数据分析结果的实例 (2) 2. CANopen协议分析的方法 (3) 2.1 支持块传输的CANopen协议分析 (3) 2.2 不支持块传输的CANopen协议分析 (5) 2.3 发送CANopen协议帧 (7) 3. 免责声明 (12)

1. CANopen协议分析插件简介 1.1 CANopen协议及其插件简介 CANopen协议集定义了基于CAN总线的分布式工业自动化系统的应用标准以及CAN 总线应用层通信标准。其最核心部分是通过对象词典来描述设备功能并以EDS文件格式来记录，采用实时数据与服务数据分开传输，最大限度提高实时数据传输效率，灵活多变的数据传输方式以及强大的网络管理能力。一经推出便得到了广泛的应用，在车辆工业、工业机具、建筑物自动化、医疗设备、航海机具、餐厅设备、实验室器材及科研研究等行业中已得到广泛的应用。 CANopen协议分析插件是CANPro协议分析平台的一部分，与CAN分析仪配套使用。用于分析CANopen网络的数据、错误状态、网络负载，或模拟CANopen应用终端的工作状态等，是CANopen网络开发工程师的好帮手，可以大大缩短开发周期，方便实现网络维护、查错、管理等复杂工作。 1.2 CANopen协议插件安装说明 要使用CANopen协议插件对CANopen网络进行分析，您需要两个安装包：CANPro协议分析平台安装包和CANopen协议分析插件安装包。安装包可以从广州致远电子有限公司的网站上下载：https://www.wendangku.net/doc/1d2140240.html,/products/CANalyst/CANalyst.asp。 请注意，在安装CANopen协议分析插件之前，必须已安装好CANPro协议分析平台软件，且CANPro协议分析平台的版本需要1.40或更高的版本。否则，安装失败。出现下面的错误提示： 图1-1 插件安装错误提示(1) 图1-2 插件安装错误提示(2) 安装1.40或更高版本的CANPro协议分析平台后，就可以成功安装CANopen协议分析插件，开始分析CANopen网络数据了。 由于现在协议分析插件和协议分析平台都作了较大的修改，V1.00的插件只能和V1.40的CANPro协议分析平台配套使用，建议用户需要时，协议分析插件和协议分析平台均使用最新的版本。

CANOPEN从站协议在stm32f103zet6单片机上的实现-给人

CANopen从站协议在stm32f103zet6单片机上的实现 摘要：本文对CANopen从站协议在stm32f103zet6单片机上的实现做了分析和说明。介绍了CANopen协议的SDO（服务数据对象），PDO（过程数据对象）等报文处理的工作和实现原理，实现了向主站发送数据及处理主站报文等功能。本文中，做了一个从站与一个主站进行数据交互的实现，实验表明CANopen从站协议可以正常使用在stm32f103zet6单片机上，并且可以与CANopen主站进行数据传输等交互操作。 关键词：CANopen；从站协议；服务数据对象；过程数据对象；单片机 1引言 （STM32F103ZET6）（STM32F103ZET6）（STM32F103ZET6）从站设备 （STM32F103ZET6） 图1 CANOPEN连接示意图 CANopen是一种架构在控制局域网路（Control Area Network, CAN）上的高层通讯协定，其协议在嵌入式系统及单片机上广泛使用，是工业控制常用到的一种现场总线。依靠CANopen协议集的支持，可以对不同的从站设备通过总线进行配置和系统 重构。相信在不久的将来随着国内对CANo pen协议的研究深入，CANopen协议会在各个领域有广泛的应用。 CANopen 是OSI模型中的网络层以上（包括网络层）的协定。CANopen 支持网络管理、设备监控及节点间的通讯，其中包括一个简易的传输层，可处理资料的传送。数据的传输和接收都基于CAN总线。如图1，通常多个从站设备靠CANopen网络传输数据给一个CANopen主站设备。 CANopen需要有对象字典，SDO（服务数据对象）处理功能，PDO（过程数据对象）处理功能，定时器，NMT（网络管理）处理功能等。本文着重介绍了CANopen协议的各个功能以及CANopen协议在单片机上stm32f103zet6的设计与实现。 2 CANopen对象字典介绍及设计 对象字典(od：object dictionary)是CAN open协议的核心。对象字典(od：object dict ionary)是一个有序的对象组；每个对象采用一个16位的索引值来寻址，为了允许访问数据结构中的单个元素，同时定义了一个8位的子索引。通过接收主站发送的SDO（服务数据对象）报文，可以设置从站的对象字典，主要对象字典请参见表1。从站在做事件处理时通常会读取对象字典，根据对象字典里的数据进行事件处理。 譬如从站的1017索引是记录从站发送心跳包的时间间隔。当从站程序运行时并且从站是准备、停止、运行状态时，程序会查找1017索引的0号子索引里的数据进行处理。如果里面有数据的话（假设数据为2000），程序则会根据数据所设置的时间通过定时器判断来每2000毫秒发送心跳包。 表1 从站主要对象字典介绍 索引：对象16 位元的位址。数据的类型：一个代表对象的类型，可以是阵列、纪录或只是一个变量。类型：变量的类型。属性：提供此是否可读/可写的资料，有下列四种：可读/写、只读、唯写、只读常数。 以下是建立6003索引的代码案例，并且里面的数据是(2.78593)*100000的代码片