基于CANOpen协议的IO从站的开发与应用

基于CANOpen协议的I/O从站的开发与应用

The development and application of CANopen compliant I/O slave

Abstract: CANopen, as a well-known application protocol of CANbus，has been widely applied in factory various automation system. Soft PLC, which is a new automation control technology based on PC, implements all functions of the traditional hard PLC, follows IEC61131-3 programming standard, and provides more open features to the customers. This paper describes the development of CANopen compliant I/O slave based on P87C591 microprocessor and its application in a distributed I/O control system based on CoDeSys Soft PLC through CAN card in PC. Finally, the reliability, veracity and real time feature of data communication are verified by testing experiment, and CANopen compliant I/O slave well meets the requirement of the shaftless control system of printing machine.

Key words: CANopen CANbus SoftPLC Distributed Control System

摘要：CANopen作为CAN总线的一种很有影响力的应用层协议,在工厂自动化系统中得到广泛应用。软PLC是一种基于PC机的新兴自动控制技术，不仅能够实现硬PLC的所有功能，而且遵循IEC61131-3编程标准，为用户提供了更多的开放性。本文应用P87C591单片机开发了基于CANopen协议的I/O从站，通过上位机CAN卡构建了基于CoDeSys软PLC的分布式I/O控制系统，验证了系统信息传递的可靠性、准确性和实时性，很好地满足了印刷机无轴传动控制系统的要求。

关键词：CANopen；CAN总线；软PLC；分布式控制系统

1 引言

CANopen是CAN总线的一种有影响力的应用层协议,近年来得到了广泛的应用，保证了各种厂商设备的互用性、互换性，同时提高了信息传输的可靠性，实时性。软PLC是一种基于PC机的新兴自动控制技术，不仅能够实现硬PLC的所有功能，而且遵循IEC61131-3编程标准，为用户提供了更多的开放性。

在我们承担的北京市科委印刷设备的无轴传动与系统研究项目的开发中，基于CANopen协议的I/O从站模块作为控制系统中的一部分，国内还没有现成的产品可供选用，国外的产品往往价格过高，增加了系统开发的成本。由此，我们应用P87C591单片机[4] 自行开发了基于CANopen DS301[1]、DSP401[2]协议的I/O从站，并且通过上位机CAN卡构建了基于德国3S公司的CoDeSys软PLC的分布式I/O控制系统。最终，通过测试实验验证了系统信息传递的可靠性、准确性和实时性。本文采用的控制系统结构（如图4所示）具有很好的开放性，灵活性和可扩展性。从站节点本身具有成本低，结构紧凑，易扩展的特点，很好地满足了印刷机无轴传动控制系统的要求。

2 CANopen通讯协议简介[1] [5]

CANopen协议是CiA协会基于CAN总线定义的应用层协议之一，在各种控制系统中得到了广泛应用。如图1所示CANopen设备模型，不同设备通过CAN总线进行连接组网，CANopen 通信协议接口用于提供在总线上收发通信对象的服务；不同CANopen设备间的通信都是通过交换通信对象来完成的。CANopen协议中定义了4 种通信对象（通讯模式）,用于对不同作用的信息进行处理：NMT对象用来传递主节点对整个网络系统的管理信息；SDO用来传递网络系统中的配置信息；PDO用来实时传送过程数据信息；特殊功能对象则包括同步对象（Sync）紧急对象（Emergency）时间戳对象（Time Stamp）等，详细内容可参考CANopen协议相关文档[1]。设备对象字典是CANopen协议的核心概念，位于CANopen设备模型中通信层和用户应用层之间, 为用户应用层提供接口。它是一个结构标准化的、有序的对象组，描述了该设备使用的所有数据类型、通信对象和应用对象。基于CANopen协议的网络系统中每一个设备都

要实现一个唯一的对象字典，区别在于设备类型不同其内容则不同。对象字典中每个对象拥有一个唯一的16位主索引和8位子索引，由此实现对其中各种对象的访问。对象字典在系统软件设计中得以实现，然后使用标准化的EDS文件对其进行描述。EDS文件的编写可以借鉴同类设备，只需针对具体不同应用做出相应改动即可。

3 基于CANopen协议I/O从站的开发

一般工程实际应用中，往往CAN总线系统网络中节点数量不多，传送信息量不大，要求CANopen从站节点具有易开发、易扩展、低成本的特点。在CANopen协议中，为了减小简单网络的组态工作量，满足上述应用需求，提出了最小能力设备的概念，即从站节点采用CANopen 协议的预定义连接集定义[3]。按照这种方式，本文应用P87C591单片机的自身特点，在有限的硬件资源基础上，开发了基于CANopen协议的I/O从站。

3.1 系统的硬件设计

如图2所示，本文采用P87C591单片机作为I/O从站的主芯片，它是一个单片8位高性能微控制器，具有片内CAN控制器，从80C51微控制器家族派生而来，采用了强大的80C51指令集并成功的包括了Philips半导体SJA1000CAN控制器的PeliCAN功能。CAN收发器我们采用Philips PCA82C250芯片，它具有高速稳定的差动发送和接收能力；为了提高抗干扰能力,系统中采用双路电源模块供电，在控制器和传输介质之间加接光电隔离器件ADuM1201高速数字隔离器替代传统的光电耦合器（如6N137）,简化了电路，极大的降低了功耗。此外，从站I/O端口电路还采用了光耦TLP521隔离器进行光电隔离。为了使本系统具有更好的适应性，我们采用P87C591单片机内部集成的I2C总线，在系统中扩展了E2PROM 24C04芯片，还留出了扩展I/O模块的I2C总线接口，满足了系统的扩展性；此外，为了便于调试和与主控制器的通讯，系统中还扩展了RS232接口。使用中系统板上电后，电源信号、通讯状态、I/O端口、故障信号都能通过相应的LED指示灯分别进行显示。

3.2 系统的软件设计

本系统使用伟福仿真器作为P87C591单片机的硬件开发工具，使用C51Windows编程语言进行软件编程。如图3所示,本系统的软件设计采用模块化设计，程序模块分为主程序模块、

CANopen协议模块、对象字典与节点配置模块、系统I/O模块、单片机与CAN控制器硬件驱动模块。

CANopen协议的软件实现遵循CANopen协议预定义主/从连接集，从站节点支持4个接收PDO，4个发送PDO，1个SDO，1个紧急对象和1个节点错误控制对象。相关的协议细节可查看文档[3]。结合通讯协议的特点，软件设计中采用结构体的方式来定义诸如CAN报文、发送和接收PDO配置对象、CANopen协议配置对象等，通过定义结构体型指针变量完成对对象中相关数据的读写，给程序的编制带来了方便。此外，利用定义数组的方法实现了对象字典和过程数据影像的操作。在SDO报文处理子函数中，通过被访问对象的主索引和子索引，以数组查询的方式实现了对对象字典的读写访问。CANopenI/O从站的状态机转换[1]通过判断接收NMT报文命令字，对心跳报文标志字节代码进行读写，产生程序散转的方式得以实现。对于PDO、SDO通讯对象的处理则根据心跳报文标志字节代码指明的当前状态分别进行处理。3.3系统的调试

对于从站模块CANopen协议的开发与调试，我们采用了德国PEAK公司的CANopen开发系统，硬件包括PCI和USB接口的CAN卡，上位机软件是PCANopen Magic Pro3.0专业开发版，很好的实现了对CANopen网络节点的配置、分析和实时监控。

调试时，我们采用的通讯结构如图4所示，在PC机中安装USB CAN卡和PCANopen Magic Pro3.0软件，构成监控调试节点，与从站进行通讯，这种方式在后续与CoDeSys软PLC主站组网时可以方便地实现对网络的监控。如图6所示, PCANopen Magic Pro3.0软件可以对网络上传输的CANopen通讯对象报文进行实时跟踪。此外，加载从站设备的EDS文件后，能够实现对从站节点的配置，以及对该设备对象字典的访问，可以说为本系统的CANopen协议开发和调试提供了很好的开发环境。在系统调试中，尤其要注意的是，CANopen网络中主从设备的CAN波特率要保持一致，否则不能建立正常通讯。

4 CANopen协议I/O从站与CoDeSys软PLC的通讯

德国3S公司的CoDeSys软PLC符合IEC61131-3编程标准，支持多种编程语言，集成了逻辑控制、运动控制和可视化于一体，只要在计算机上安装了CoDeSys SP RTE实时程序组件，就可以成为一台先进的高性能可编程控制器。

如图4所示，我们应用I/O从站通过上位机PCAN-PCI卡构建了基于CoDeSys软PLC的分布式I/O控制系统，在上位机CoDeSys软PLC中编写了相应的调试程序，进行测试实验。按上文提到的，我们通过在网络中挂接调试监控节点，有效地实现了对网络报文的跟踪，给系统的调试和开发带来了极大的帮助。

系统通过总线连接后，还需要对CoDeSys软PLC进行配置。配置工作包括安装系统支持的PCAN-PCI卡的驱动（由3S提供），加载从站设备的EDS文件，设置CAN相关通讯参数（如波特率，本系统设置为125kbps），设置CANopen协议的相关参数（如从站ID号、启动方式、心跳报文时间等）。这样，如图5所示，系统PLC配置界面会把挂接在网络上的主从设备显示出来，CANopen I/O从站设备的各个端口状态一目了然。

5 系统测试结果

在系统测试中，我们在上位机CoDeSys软PLC中编写了一个8位DO指示灯延时交替闪烁的I/O控制程序。在这之前，要在系统库管理中加入标准的CANopen协议库文件（3S提供），这样上位机才能支持CANopen通讯协议；其次，要注意将程序中定义的变量和设备端口地址进行关联，否则系统进行程序编译时会报错。编好程序后，在系统运行前，不要忘记先开启CoDeSys SP RTE实时程序，否则系统会报出通讯错误。系统正常运行时，如图5所示，在上位机中CoDeSys提供了良好的监控界面，实时显示了8路DO指示灯延时交替闪烁的对应状态。

如图6所示，系统建立正常通讯需要经过通讯初始化阶段。在这一阶段，从站启动后自动进入预操作状态，发送心跳报文表明当前状态，等待主站的询问；主站首先发送Boot up启动报文，然后通过SDO服务至少要向从站询问设备类型信息，更多的还可能有厂商ID、产品代码、版本号等；得到应答确认之后，主站发送NMT报文，命令从站进入操作状态，系统随即建立了正常通讯状态，开始了实时PDO数据的通讯。在本系统中利用挂接监控节点对CoDeSys与CANopen I/O从站通讯进行实时跟踪，网络中所有交互通讯报文可以按时间顺序清晰记录，这种方法对于CANopen协议的类似开发具有很好的借鉴意义。

6 结束语

本文作者创新点为，针对印刷机无轴传动控制系统项目开发的实际情况，应用P87C591单片机自行开发了基于CANopen协议的I/O从站，实现了与CoDeSys软PLC的组网通讯，最终通过测试验证了系统信息传递的可靠性、准确性和实时性,很好地满足了印刷机无轴传动控制系统的要求。参考文献：

[1]CiA DS-301, Version 4.0, June 16 1999.

[2]CiA DSP-401, Version 1.4, Dec 1996.

[3]CANopen high-level protocol for CAN-bus H.Boterenbrood NIKHEF, March 20, 2000

[4]P8xC591微控制器在CAN中的应用广州周立功单片机发展有限公司

[5]基于CANopen协议的车载平台数据通讯系统程坷飞王渝王向周微计算机信息

2005年第21卷第7期作者简介：赵建光（1981.11），男，汉族，硕士研究生。主要研究方向：机电一体化、计算机控制和现场总线技术。

Email:zjg@https://www.sodocs.net/doc/3d1281432.html,;

通信地址：100022 北京市朝阳区平乐园100号北京工业大学机电学院机电控制学科部

杨建武，男，汉，北京工业大学教授。主要研究方向：工厂自动化，开放式数控技术，现场总线技术。

孙树文，男，北京工业大学讲师。

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

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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

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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

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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

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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.sodocs.net/doc/3d1281432.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