CANOPEN协议简介.doc

CANopen 协议介绍 流行欧洲的CAN-bus高层协议 目录 1、介绍 ……………………………………………………1 2、CAL 协议 ………………………………………………2 3、CANopen ……………………………………………… 3 3．1 对象字典OD ………………………………………3 3．2 CANopen通讯………………………………………4 3．3 CANopen预定义连接集……………………………6 3．4 CANopen标识符分配………………………………8 3．5 CANopen boot-up过程……………………………8 3．6 CANopen消息语法细节……………………………9 4、总结………………………………………………………18 5、说明………………………………………………………19 1、介绍 从OSI网络模型的角度来看同，现场总线网络一般只实现了第1层（物理层）、第2层（数据链路层）、第7层（应用层）。因为现场总线通常只包括一个网段，因此不需要第3层（传输层）和第4层（网络层），也不需要第5层（会话层）第6层（描述层）的作用。 CAN（Controller Area Network）现场总线仅仅定义了第1层、第2层（见ISO11898标准）；实际设计中，这两层完全由硬件实现，设计人员无需再为此开发相关软件（Software）或固件（Firmware）。 同时，CAN只定义物理层和数据链路层，没有规定应用层，本身并不完整，需要一个高层协议来定义CAN报文中的11/29位标识符、8字节数据的使用。而且，基于CAN总线的工业自动化应用中，越来越需要一个开放的、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（Application layer）：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（Communication profile）：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（Device proflile）：为设备（类）增加符合规范的行为。 下面的章节将介绍基于CAN的高层协议：CAL协议和基于CAL协议扩展的CANopen协议。CANopen协议是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。 在OSI模型中，CAN标准、CANopen协议之间的关系如下图所示： 图1.1 CAN、CANopen标准在OSI网络模型中的位置框图 2、CAL 协议 CAL（CAN Application Layer）协议是目前基于CAN的高层通讯协议中的一种，最早由Philips医疗设备部门制定。现在CAL由独立的CAN用户和制造商集团CiA（CAN in Automation）协会负责管理、发展和推广。 CAL提供了4种应用层服务功能： CMS (CAN-based Message Specification) CMS提供了一个开放的、面向对象的环境，用于实现用户的应用。CMS提供 基于变量、事件、域类型的对象，以设计和规定一个设备（节点）的功能如何被访问（例如，如何上载下载超过8字节的一组数据（域），并且有终止传输的功能）。 CMS从MMS (Manufacturing Message Specification)继承而来。MMS是OSI为工业设备的远程控制和监控而制定的应用层规范。 NMT (Network ManagemenT) 提供网络管理（如初始化、启动和停止节点，侦测失效节点）服务。这种服务是采用主从通讯模式（所以只有一个NMT主节点）来实现的。 DBT (DistriBuTor) 提供动态分配CAN ID（正式名称为COB-ID，Communication Object Identifier）服务。这种服务是采用主从通讯模式（所以只有一个DBT主节点）来实现的。 LMT (Layer ManagemenT) LMT提供修改层参数的服务：一个节点（LMT Master）可以设置另外一个节点（LMT Slave）的某层参数（如改变一个节点的NMT地址，或改变CAN接口的位定时和波特率）。 CMS为它的消息定义了8个优先