CANopen協(xié)議分析與實現(xiàn)

作為一種真正開放的CAN 總線高層協(xié)議，CANopen 協(xié)議允許不同的CAN 設(shè)備以標(biāo)準(zhǔn)化的方式進(jìn)行通訊，使得CAN 設(shè)備具有互操作性。隨著CANopen 協(xié)議的日益完善，它已經(jīng)廣泛應(yīng)用于多個行業(yè)。本文將對CANopen 協(xié)議的對象字典、通訊對象及網(wǎng)絡(luò)管理等幾個方面進(jìn)行簡要分析，并通過舉例對實現(xiàn)方式加以說明。
關(guān)鍵詞：CANopen；對象字典；SDO；PDO；網(wǎng)絡(luò)管理
由于其高可靠性和實時性的特點，CAN 總線能夠滿足系統(tǒng)高性能的要求，已經(jīng)深入到各個行業(yè)，例如專業(yè)車輛、工業(yè)控制、醫(yī)遼器械、海事應(yīng)用等。CAN 的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議CAN2.0 協(xié)議和國際標(biāo)準(zhǔn)ISO11898 是設(shè)計CAN應(yīng)用系統(tǒng)的基本依據(jù)，但它們只是定義了物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，沒有對應(yīng)用層進(jìn)一步規(guī)范，本身并不完善，需要一個更開放的、標(biāo)準(zhǔn)化的高層協(xié)議來定義CAN 報文中的標(biāo)識符和字節(jié)數(shù)據(jù)[1]。在此背景下，由CiA(CAN in Automation)組織監(jiān)督開發(fā)了CANopen 高層協(xié)議。在2002 年，已經(jīng)形成歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN50325-4。CANopen的最大優(yōu)點之一就是實現(xiàn)較為簡單[2]。
CANopen 協(xié)議是基于CAN 串行總線系統(tǒng)和應(yīng)用層CAL 的高層協(xié)議，也是一種針對于行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化的協(xié)議[3]。CANopen 協(xié)議為分布式控制及嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用提供了必要的實現(xiàn)方法，主要提供：（1）不同CAN設(shè)備間的互操作性、互換性。（2）標(biāo)準(zhǔn)化、統(tǒng)一的系統(tǒng)通訊模式。（3）設(shè)備描述方式和網(wǎng)絡(luò)功能。（4）網(wǎng)絡(luò)節(jié)點功能的任意擴(kuò)展。
CANopen 協(xié)議以通訊規(guī)范CiA DS-301 為基礎(chǔ)，規(guī)定了一系列的設(shè)備規(guī)范，如CiA DSP-401，CiA DSP-404等[4][5]，從而提供了配置通訊參數(shù)和數(shù)據(jù)的方法，規(guī)定了設(shè)備間的通訊及特定設(shè)備間的特定行為（如數(shù)字I/O、模擬I/O、RS485 通訊等），并定義了標(biāo)準(zhǔn)化的應(yīng)用對象、基本功能以及網(wǎng)絡(luò)功能。
CANopen 協(xié)議采用對象字典（OD）、電子數(shù)據(jù)文檔（EDS）等一系列概念來描述設(shè)備和協(xié)議的相關(guān)信息，還規(guī)定了服務(wù)數(shù)據(jù)對象（SDO）、過程數(shù)據(jù)對象PDO、網(wǎng)絡(luò)管理等多種通訊機(jī)制。在本文中，主要是對對象字典、服務(wù)數(shù)據(jù)對象（SDO）、過程數(shù)據(jù)對象（PDO）進(jìn)行了簡要的分析。