canopen协议的分析与研究

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1、CANOpen协议的分析与研宄摘要：CANopen是CAN上的高层通信协议，本文通过对CANopen协议的四种的通讯模式的分析，比较过程数据对象PDO模式和服务数据对象模式在实现消息机制上的异同，并利用CANopen通信模型构造了电梯控制系统的基本框架模型，总结了CANopen协议的优缺点和适用场合。关键词：CAN；CANopen；PDO；SDO中图分类号：TP271文献标识码：A1概述CANopen是一种架构在控制局域网路(ControlAreaNetwork,CAN)上的高层通讯协议，包括通讯子协定及设备子协议，常在嵌入式系统中使用

2、，也是工业控制常用到的一种现场总线。CANopen是开放的、标准化的高层协议：这个协议支持各种CAN厂商设备的互用性、互换性，能够实现在CAN网络中提供标准的、统一的系统通讯模式，提供设备功能描述方式，执行网络管理功能。应用层(Applicationlayer)：为网络中每一个有效设备都能够提供一组有用的服务与协议。通讯描述(Communicationprofile)：提供配置设备、通讯数据的含义，定义数据通讯方式。设备描述(Deviceproflile)：为设备(类)增加符合规范的行为。CANopen主要应用在汽车、工业控制、自动化仪

3、表等领域，目前由CIA负责管理和维护。2CANopen通讯模式CANopen网络中的通讯是通过消息机制来实现的，CANopen通讯模型定义了4种报文(通讯对象)：2.1过程数据对象PDOjProcessDataObject)2.1.1用来传输实时数据，数据从一个生产者传到一个或多个消费者。数据传送限制在1到8个字节(例如，一个PDO可以传输最多64个数字I/O值，或者4个16位的AD值)。2.1.2PDO通讯没有协议规定。PDO数据内容只由它的CANID定义，假定生产者和消费者知道这个PDO的数据内容。2.1.3每个PDO在对象字典中用

4、2个对象描述。2.1.4PDO通讯参数：包含哪个COB-ID将被PD◦使用，传输类型，禁止时间和定时器周期。2.1.5PDO映射参数:包含一个对象字典中对象的列表，这些对象映射到PDO里，包括它们的数据长度（inbits），生产者和消费者必须知道这个映射，以解释PDO内容。2.1.6DO消息的内容是预定义的（或者在网络启动时配置的映射应用对象到PDO中是在设备对象字典中描述的。如果设备（生产者和消费者）支持可变PDO映射，那么使用SDO报文可以配置PDO映射参数。2.1.7可以有多种传送方式：a同步（通过接收SYNC对象实现同步）b非周

5、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。2.1.8周期：传送在每1到240个SYNC消息后触发。2.1.9异步a由远程帧触发传送。b由设备子协议中规定的对象特定事件触发传送。表2-1给出来了由传输类型定义的不同PDO传输模式，传输类型为PDO通讯参数对象的一部分，由8位无符号整数定义。2管理报文层管理，网络管理和ID分配服务：如初始化，配置和网络管理（包括：节点保护）。服务和协议符合CAL中的LMT,NMT和DBT服务部分。这些服务都是基于主从通讯模式：在CAN网络中，只能有一个LMT，NMT或DBT主节

6、点以及一个或多个从节点。3服务数据对象SDO（ServiceDataObject）通过使用索引和子索引（在CAN报文的前几个字节），SDO使客户机能够访问设备（服务器）对象字典中的项（对象）。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（一个SDO需要两个ID）。SDO请求和应答报文总是包含8个字节(没有意义的数据长度在第一个字节中表示，第一个字节携带协议信息)。SDO通讯有较多的协议规定。4预定义报文或者特殊功能对象同步(SYNC)

7、4.1在网络范围内同步(尤其在驱动应用中)在整个网络范围内当前输入值准同时保存，随后传送(如果需要)，根据前一个SYNC后接收到的报文更新输出值。4.1.1主从模式：SYNC主节点定时发送SYNC对象，SYNC从节点收到后同步执行任务。4.1.2在SYNC报文传送后，在给定的时间窗口内传送一个同步PDOo4.1.3用CAL中基本变量类型的CMS对象实现。4.1.4CANopen建议用一个最高优先级的COBID以保证同步信号正常传送。SYNC报文可以不传送数据以使报文尽可能短。4.2时间标记对象(TimeStamp)4.2.1为应用设备

8、提供公共的时间帧参考。4.2.2用CAL中存储事件类型的CMS对象实现。4.3紧急事件(Emergency)4.3.1设备内部错误触发。4.3.2用CAL中存储事件类型的CMS对象实现。4.2节点/寿命保护