快速弄懂CANopen通信(CANopen协议简要说明)

CANopen是一种基于CAN（Controller Area Network）总线的高层通信协议，它定义了一系列的标准通信对象和通信服务，使得不同厂商的设备可以相互通信和交换数据。

本文将对CANopen通信报文及协议进行简要说明：

一、CANopen协议概述

定义：CANopen是一种架构在CAN总线上的高层通信协议，包括通信子协议及设备子协议，常在嵌入式系统中使用，也是工业控制常用到的一种现场总线。

标准：CANopen由非营利组织CiA（CAN in Automation）进行标准的起草及审核工作，基本的CANopen设备及通讯子协定定义在CAN in Automation (CiA) draft standard 301中。

应用：CANopen协议已广泛用于电机控制（如步进/伺服电机）、机器人技术、医疗设备、汽车行业等多个领域。

二、CANopen报文结构

CANopen报文主要由以下几个部分组成：

COB-ID：通信对象标识符，用于区分不同的通信对象和消息类型。它由功能码和节点ID组成，其中功能码用于指示报文类型（如NMT、PDO、SDO等），节点ID用于标识发送报文的设备。

数据域：包含实际传输的数据内容，数据长度和具体内容根据报文类型而定。

三、CANopen主要报文类型

1.NMT（Network Management）报文

用于网络管理，如启动、停止和复位节点。

示例：NMT报文可能包含控制命令，如启动设备、停止设备等。

2.PDO（Process Data Object）报文

用于实时数据传输，通常用于控制和状态信息的快速交换。

PDO报文可以基于事件触发、远程帧或同步机制发送。

示例：PDO报文可能包含电机的实时位置、速度等信息。

3.SDO（Service Data Object）报文

用于非实时数据传输，通常用于配置和参数的读写。

SDO报文支持分段传输，可以传输超过CAN帧长度的数据。

示例：SDO报文可能用于读取或写入设备的配置参数。

4.EMCY（Emergency）报文

用于紧急消息的传输，报告错误和异常情况。

当设备发生致命错误时，会发送EMCY报文以通知网络中的其他设备。

四、CANopen通信模型

CANopen设备间的通讯可分为以下三种通讯模型：

Master/Slave模型：一个CANopen设备作为Master，负责传送或接收其他设备（称为Slave）的数据。NMT协议就使用了这种模型。

Client/Server模型：定义在SDO协议中，SDO Client将对象字典的索引及子索引传送给SDO Server，以请求或写入数据。

五、CANopen对象字典

定义：对象字典是CANopen协议最为核心的概念，它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，这个索引值通常被称为索引，其有效范围在0x1000到0x9FFF之间。为了允许访问数据结构中的单个元素，同时也定义了一个8位的索引值，这个索引值通常被称为子索引。

作用：对象字典包含了描述设备和其网络行为的所有参数，是设备通信和配置的基础。

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