CANopen协议介绍-周立功.pdf

CANopen协议是一种基于CAN（Controller Area Network）总线的高层协议，主要用于工业自动化领域，提供设备互操作性和系统通讯模式的标准化。CAN总线仅定义了物理层和数据链路层，而没有规定应用层，因此需要一个高层协议来完善其功能。CANopen协议由CAN-in-Automation（CiA）组织制定，它基于CAL（CAN Application Layer）协议，并在其基础上进行了扩展。 在OSI网络模型中，现场总线网络通常实现了第一层（物理层）、第二层（数据链路层）以及第七层（应用层）。由于现场总线网络一般只包含一个网段，因此不需要第三层（传输层）、第四层（网络层）、第五层（会话层）和第六层（表示层）。CANopen协议在此基础上，为设备提供了一组有用的服务与协议，以及通讯数据的含义和通讯方式。 CANopen协议的内容涵盖多个方面，其中包括： 1. 对象字典（OD，Object Dictionary）：为网络中的每个有效设备提供一组服务与协议。对象字典是一个标准化的、可读的数据库，它描述了设备的通信行为和通信参数。每个设备都必须有一个对象字典，以便于设备之间的正确通信。 2. CANopen通讯：定义了配置设备、通讯数据的含义，以及数据通讯方式。通讯基于客户端-服务器模型，允许节点之间交换数据和服务。 3. 预定义连接集：在CANopen中，设备和网络中的对象可以通过预定义的连接集来相互连接，确保了设备之间的兼容性和互操作性。 4. CANopen标识符分配：规定了如何在CAN网络中分配标识符，以区分不同的消息类型和服务。 5. CANopen启动过程（Boot-up过程）：详细描述了设备上电后如何初始化和配置自己以便加入CANopen网络。 6. CANopen消息语法细节：提供具体的CANopen消息格式和内容的细节，确保信息在CAN网络中准确无误地传递。 CANopen协议中的网络管理服务包括节点的初始化、启动和停止，以及侦测失效节点等功能，通过主从通讯模式来实现。例如，网络管理（NMT）服务由单一的NMT主节点负责管理整个网络，而分布式传输（DBT）服务提供动态分配CAN标识符的服务。 此外，CAL协议提供了四种应用层服务功能，包括： - CMS（CAN-based Message Specification）：提供一个开放的、面向对象的环境，用于实现用户的应用，它继承自MMS（Manufacturing Message Specification）标准。 - NMT（Network Management）：提供网络管理功能。 - DBT（Distributor）：提供网络管理服务。 - LMT（Layer Management）：提供修改层参数的服务，如改变节点的NMT地址。 了解并掌握CANopen协议对于设计和实现工业自动化系统至关重要，尤其是在欧洲地区。由于其广泛的应用和认可，该协议支持不同厂商设备间的互用性和互换性，成为工业领域的重要标准之一。