CANopen笔记1
CAN现场总线只定义了OSI网络模型的第一层(物理层) 和第二层(数据链路层) ,而这两层一般已被CAN硬件完全实现了。由于没有规定应用层,本身并不完整,需要一个高层协议来定义CAN报文中的11/29位标识符和8字节数据的使用。而且,随着CAN总线的广泛应用,国内外很多公司都开发出使用CAN总线的控制设备,为了使各种CAN设备可以互相兼容,需要一个开放的、标准化的高层协议来实现各种CAN设备进行标准的、统一的通讯。
CANopen协议的子协议——实时伺服驱动和运动控制协议(CiA DSP402)是专门针对驱动装置和运动控制装置等运动控制系统的协议规范,该协议定义了伺服驱动器、变频器和步进式电机控制器的功能特性,它还指定了多种操作模式和相应的组态参数。CANopen协议的特点尤其是 DSP402 子协议的针对性决定了其适用于分布式运动控制系统。CANopen协议目前还没有开放的协议源代码,用户使用该协议时可以选择购买或者根据自己的需求进行编程实现。
- CANopen和CAN报文关系
CAN 报文由7个不同的位域组成,而CANopen就是规定其中的仲裁域(11 位标识符) 和数据域(8 字节数据) 的使用情况
- 术语
COB —— 通讯对象,在 CAN 网络上的一个传输单元。Communication object; a CAN message
SDO —— 服务数据对象,一种COB。主要用来在设备之间传输大的低优先级数据,典型的是用来配置CANopen网络上的设备。
PDO —— 进程数据对象,一种COB。用来传输实时数据,比如控制命令、给定值和实际值。
EDS —— 电子数据表。 EDS 文件包含关于节点及其对象字典的信息。
NMT —— 网络管理。它负责CAN 网络上的初始化、配置和故障处理。
OD —— 对象字典。对象字典是所有数据结构的集合,这些数据涉及设备的应用程序、通信以及状态机,对象字典利用对象来描述CANopen设备的全部功能。对象字典位于通信层和用户层之间,它的作用主要是为用户提供服务接口。
- COB-ID
CANopen 是一个基于 CAN (控制局域网)串行总线系统和 CAL( CAN 应用层)的高层协议。 CANopen 的核心概念是设备对象字典( OD: Object Dictionary),CANopen 通讯通过对象字典( OD)能够访问驱动器的所有参数。
COB-ID(通讯对象标识符)分配:
The type of COB transmitted is indicated in the arbitration field of the message, and thereby determines its priority. 注意:PDO/SDO 的发送/接受是由( slave)CAN节点方观察的。即要发送SDO数据帧给设备(如驱动器),COB应为SDO-Receive类型。
- SDO
SDO 用来访问一个设备的对象字典。访问者被称作客户 (client),对象字典被访问且提供所请求服务的 CANopen 设备别称作服务器(server)。客户端的 CAN 报文和服务器的应答CAN 报文长度为8个字节(注意不是所有的数据字节都包含有效信息,不够8字节的要补0)。SDO主要用于CANopen主站对从节点的参数配置。服务确认是SDO的最大的特点,为每个消息都生成一个应答,确保数据传输的准确性。When using SDOs, it is important to remember that: An SDO has a lower priority than a PDO;An SDO session is not complete until it is confirmed.
SDO的通讯原则很简单,发送方(客户端)发送CAN-ID为600h+Node-ID的报文,其中Node-ID为接收方(服务器)的节点地址,数据长度均为8字节;接收方(服务器)成功接收后,回应CAN-ID为580h+Node-ID的报文。这里的Node-ID依然是接收方(服务器)的节点地址,数据长度均为8字节。如下图所示。
SDO 有 2 种传送机制:
1. 快速传送(Expedited transfer) : 最多传输 4 字节数据
2. 分段传送(Segmented transfer): 传输数据长度大于 4 字节
最常用最常见的SDO协议是快速SDO,所谓快速,就是1次来回就搞定。前提是读取和写入的值不能大于32位。通过快速SDO,可以直接对CANopen节点的对象字典中的值进行读取和修改,所以在做参数配置之外,也经常作为关键性数据传输之用。比如CANopen控制机器人的电机转动角度时,就使用SDO来传输,保证可靠到达。当需要传输的值超过32位时,就不能使用快速SDO传输。必须使用普通SDO进行分帧传输。在应用中较少用到,一般用于CANopen节点的程序固件升级,或者做网关转换MVB总线之类数据最大可达256位的应用。
读指令的详细信息参考DS-301协议中的Chapter4.3 Initiate SDO Upload Protocol;写指令参考Initiate SDO Download Protocol.
比如读取设备对象字典0x1000处的内容(假设为32位数据0x00020192),发送的数据格式如下:
返回数据格式如下:
下面是写指令的例子(假设设备节点地址为1,COB-ID = 功能码 + 节点地址),在对象字典0x607F处写入数据0x50000。0x22为SDO命令,具体代表的意思要参考DS301手册
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注意:CANopen使用的是小端模式,即低位字节在前,高位字节在后!
错误报文代码参考Abort SDO Transfer Protocol章节
参考:
http://www.zlg.cn/can/article/detail/id/753.html
http://www.cnblogs.com/winshton/p/4897163.html
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