CAN与CANOPEN协议解析
CANopen协议讲解
CANopen协议讲解一、引言CANopen是一种基于CAN总线的通信协议，用于实现分布式控制系统中的设备之间的通信。
本协议旨在详细介绍CANopen协议的基本原理、通信机制、数据结构和应用领域。
二、协议概述1. 协议定义：CANopen是一种开放的、标准化的通信协议，用于实现CAN总线上的设备之间的通信和数据交换。
2. 协议特点：a. 灵活性：CANopen协议支持多种数据类型和通信方式，适用于不同的应用场景。
b. 可扩展性：协议定义了一系列标准对象和服务，可以根据实际需求进行扩展和定制。
c. 实时性：CANopen协议采用基于事件驱动的通信机制，支持实时数据传输和处理。
d. 可靠性：协议提供了错误检测和纠正机制，保证通信的可靠性和稳定性。
三、通信机制1. 帧格式：CANopen协议使用标准的CAN数据帧格式进行通信，包括标识符、数据长度码和数据域等字段。
2. 节点地址：每个CANopen设备都有一个唯一的节点地址，用于识别和寻址设备。
3. 通信对象：CANopen协议定义了一系列标准对象，包括数据对象、远程对象和服务对象等，用于实现设备之间的数据交换和控制。
4. 状态机：CANopen设备通过状态机进行通信管理，包括节点状态、网络状态和通信状态等。
四、数据结构1. 数据类型：CANopen协议支持多种数据类型，包括布尔型、整型、浮点型、字符串型等。
2. 对象字典：CANopen设备使用对象字典来管理和存储数据对象，包括输入对象、输出对象和配置对象等。
3. PDO：PDO（Process Data Object）用于实现实时数据传输和同步控制，包括TPDO（Transmit PDO）和RPDO（Receive PDO）两种类型。
五、应用领域1. 工业自动化：CANopen协议广泛应用于工业自动化领域，用于实现分布式控制系统中的设备之间的通信和数据交换。
2. 汽车电子：CANopen协议被用于汽车电子系统中，如发动机控制、车身控制、底盘控制等。
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。
CANopen协议讲解
CANopen协议讲解CANopen是一种基于CAN总线的通信协议，用于工业自动化领域中设备之间的数据交换和控制。
它是由CAN in Automation (CiA)组织开发和维护的，目前已成为工业领域最常用的开放式通信协议之一。
本文将详细介绍CANopen协议的基本原理、通信结构、数据通信方式以及应用领域等内容。
1. CANopen协议的基本原理CANopen协议基于CAN总线，采用了面向对象的通信模型。
它将设备抽象为对象，每个对象具有唯一的标识符，通过读写对象字典中的数据来实现设备之间的通信。
CANopen协议还定义了一套标准的通信服务和对象类型，使得不同厂商的设备可以互相兼容和交互。
2. CANopen协议的通信结构CANopen协议采用了主从式的通信结构，其中一个节点作为主节点，其他节点作为从节点。
主节点负责控制总线的访问和数据传输，从节点负责接收和响应主节点的指令。
主节点和从节点之间的通信通过报文进行，包括数据报文和远程帧。
3. CANopen协议的数据通信方式CANopen协议支持多种数据通信方式，包括点对点通信、广播通信和组播通信。
点对点通信是指主节点与特定从节点之间的通信，广播通信是指主节点向所有从节点发送相同的指令，组播通信是指主节点向特定组内的从节点发送指令。
4. CANopen协议的对象字典CANopen协议使用对象字典来存储设备的数据和配置信息。
对象字典是一个由多个对象组成的数据结构，每个对象包含了标识符、数据类型、访问权限等信息。
通过读写对象字典中的数据，可以实现设备之间的数据交换和控制。
5. CANopen协议的应用领域CANopen协议广泛应用于工业自动化领域，包括机械设备、工厂自动化、物流系统等。
它提供了可靠的数据传输和实时性能，适用于各种复杂的控制和监测应用。
CANopen协议还支持设备的配置和诊断功能，使得系统维护和故障排除更加方便。
总结：CANopen协议是一种基于CAN总线的通信协议，用于工业自动化领域中设备之间的数据交换和控制。
CAN和CANopen的差别
CAN和CANopen的差别CAN及CANopen介绍第一部分：CAN硬件介绍CAN：最早的现场总线、最广泛应用的现场总线CANopen：CIA定义的最为成功的CAN应用层协议，在基于CAN的自动化系统中居于领导地位，欧洲标准EN-50325-4CAN+CANopen：机器自动化（MA）领域最为成功的总线解决方案，在欧美广泛被应用CAN总线系统解决方案即是利用CAN总线的优点及其特长为机器自动化设备提供高效、可靠、性价比高的解决方案。
作为机器自动化领域总线解决方案倡导者，CAN总线系统解决方案更能满足您对性价比的要求。
现场总线（Fieldbus）技术从提出到现在有二十多年了，作为工业数据总线，它主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题，通过模拟变数字实现了不同公司产品间的互操作性问题，使用户有了更大的选择权，尤其它解决了流行几十年的传统系统过于封闭、难以维护的缺点。
采用现场总线控制技术，可大大简化系统集成的工作量、为控制系统的安装调试节省大量的费用，而系统的可靠性、稳定性却得到大幅提高，配合现场总线技术的各类总线诊技术进一步提高了整个系统的性能。
强大的通讯功能又使得系统更加开放透明。
CAN现场总线技术是集自动控制技术、通讯技术、传感技术、计算机技术、诊断技术、微电子技术、网络技术等于一体，是个革命性的技术，正被广泛应用于自动化各个领域。
目前广泛使用的其它现场总线还有Profibus、DeviceNet、ControlNet、HART、FF等等，但是CAN总线是所有现场总线中最早出现的，也是最适合于机器自动化领域的现场总线，如今它已经广泛应用于汽车、飞机、轮船、印刷、纺织、电子等等加工领域，是目前应用领域最为广泛的现场总线。
现场总线是一种革命性的通讯控制技术，因其具有很多普通控制方式不具有的优点，所以才得到了迅速的推广应用，与老的控制方式比较起来它主要的优势如下：节约布线成本，减少布线时间，减小出错机率（对于大型设备尤为突出，如果当驱动器、变频器、传感器等放置到现场的话，可以节省大量的电缆费用）；减小施工难度，缩短施工周期降低系统总成本（从安装、系统维护、升级方面大幅降低系统成本）可靠性更高，抗干扰能力更强（比传统485通讯方式更为可靠，更不易受干扰）走线少、全数字信息交互（模拟量通常易受干扰）信息量更大（节点数据信息、状态信息、异常信息等均可方便提供）实时性更高（比传递485通讯速度大大提高，是485通讯速度的100倍左右，且避免了485通讯方式的多控制器之间交换方式，直接由一个PLC来协调处理，实时性大为提高）可维护性更强（可以很方便检测出系统故障所在，且几乎所有的CAN从站都具有故障诊断能力，便于排查及处理）开发性更加（目前全球范围内生产总线产品设备的厂家达上千家，客户可以任意选择适合字节的设备）CAN总线除了具有一般总线所具有的优点外，还专门根据机械自动化的特点，根据其需求提供了一些非常具有优势的技术特点:高速的数据传输速率高达1Mbit/s;CAN协议最大的特点是废除了传统的站地址编码，代之以对数据通信数据块进行编码，可以多主方式工作；CAN采用非破坏性仲裁技术，当两个节点同时向网络上传送数据时，优先级低的节点主动停止数据发送，而优先级高的节点可不受影响地继续传输数据，有效避免了总线冲突；任何一个节点均可自动发送报文，不需主站询问；可根据报文的ID决定接收或屏蔽该报文可靠的错误处理和检错机制可选择对网络进行三种操作：无处理、停止故障从站、停止整个网络CAN节点在错误严重的情况下，具有自动关闭总线的功能，切断它与总线的联系，以使总线上其它操作不受影响发送的信息遭到破坏后可自动重发节点在错误严重的情况下具有自动退出总线的功能报文不包含源地址或目标地址，仅用标识符来指示功能信息优先级信息CAN可以点对点、一点对多点（成组）及全局广播集中方式传送和接受数据；采用不归零码（NRZ—Non－Return－to－Zero）编码／解码方式，并采用位填充（插入）技术；革命化的报文传输方式：SDO主要用来在设备之间传输低优先级的数据，典型是用来对从设备进行配置、管理；PDO一次性可传送8个字节的数据，没有其它协议预设定（意味着数据内容已预先定义），主要用来传输需要高频率交换的数据。
can总线与canopen协议
竭诚为您提供优质文档/双击可除can总线与canopen协议篇一：•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（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。
mterrorcontrol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。
can报文实例解析和canopen报文实例解析
can报文实例解析和canopen报文实例解析CAN（Controller Area Network）是一种用于汽车和其他工业应用的通讯协议。
它使用多主站结构，允许多个节点同时通讯。
而CANopen是CAN协议的一个应用层协议，用于扩展CAN通讯的应用范围。
对于CAN报文实例解析，它涉及到对实际接收到的CAN报文的解析过程。
这通常包括以下几个步骤：1.帧接收：当CAN控制器接收到一个帧时，它会将其存储在缓冲区中。
2.错误检查：CAN控制器会对接收到的帧进行错误检查，包括检查位错误、填充错误等。
3.帧处理：如果帧通过了错误检查，控制器会将其发送到应用层进行处理。
4.应用层解析：在应用层，根据CANopen协议或其他相关协议，解析出帧中的数据，并将其转换为有意义的信息。
对于CANopen报文实例解析，它是在CANopen协议的基础上进行的。
CANopen 定义了设备如何通过CAN总线进行通讯，包括设备如何发送和接收数据，以及如何处理错误等。
在CANopen报文实例解析中，通常需要遵循以下步骤：1.设备识别：首先确定接收到的CAN帧是哪个设备的消息。
2.节点通讯管理：根据CANopen协议，处理节点之间的通讯，包括数据请求和响应等。
3.数据解析：根据设备的对象字典（Object Dictionary）解析出实际的数据。
对象字典定义了设备中各种参数的地址和类型。
4.应用处理：将解析出的数据应用到实际的应用中，例如控制设备的动作等。
总的来说，无论是普通的CAN报文实例解析还是CANopen报文实例解析，关键在于正确地解析出帧中的数据，并根据相关协议进行相应的处理。
在实际应用中，解析过程可能会根据具体的设备和需求有所不同。
CAN及CANOPEN协议解析
各个通讯对象介绍
RPDO 有两种工作方式： 同步 接收到同步PDO消息后，在收到下一个SYNC消息时发送给应用程序。 异步 接收到PDO消息后，直接发送给应用程序。
各个通讯对象介绍
各个通讯对象介绍
与PDO相关的对象词典： 描述PDO数据类型的对象词典：
PDO入口参数的对象词典：
各个通讯对象介绍
下载（Download）是指对对象字典进行写操作，上传（Upload）指对对象 字典进行读操作。
各个通讯对象介绍
与SDO相关的对象词典： 描述SDO数据类型的对象词典：
SDO入口参数的对象词典：
各个通讯对象介绍
❖ 举例说明： 使用下面的SDO消息，值0x3FE将写到节点ID为2的对象字典中索引
为0x1801，子索引为3的对象中去，使用启动域下载协议，加速传输（2 字节数据）：
CANopen主要特点介绍
❖ 采用面向对象的方式来描述，具体设备模型为：
C
A
N 总
应用程序
对象词典
通讯接口
线
❖ 通讯对象： 过程数据对象PDO；服务数据对象SDO；特殊功能对象；网络管理对象NMT。 ❖ 对象词典： 包含描述这个设备和它的网络行为的所有参数。以EDS文档的形式存在。 ❖ 应用程序： 包括功能部分和通信部分。
使用下面的SDO消息，同样的对象字典中索引为0x1801，子索引为 3的对象将被读出，使用启动域上传协议，服务器使用加速传输方式应 答（2字节数据）：
CAN及 CANOPEN协议
zspking
目录
❖ CAN与CANopen协议介绍； ❖ CAN协议简单介绍； ❖ CANopen协议介绍； ❖ CANopen对象词典； ❖ CANopen通讯机制； ❖ CANopen通讯对象；
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）。
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数
据
链
CAN 2.0A 、CAN 2.0B等
路
层
物
理
ISO11898
层
CAN简单介绍
CAN数据链路层
消息传输有四种帧类型： 1、数据帧、请求帧、错误帧、过载帧。 2、数据帧和远程帧用ID标识，错误帧和过载帧
并不占用ID标识符。 3、CAN控制器内部集成错误、过载检测机制，
一旦检测到传输错误或过载，CAN控制器会 自动发送错误帧或过载帧。
CAN帧
仲裁场
控制场
S O F
11位标识 符
R T R
I D E
R 0
DATALENGTH
8字节数据
CRC 校验
ACK 应答
E O
F
CANopen协议介绍
CANopen协议
CANopen协议定义了CAN的应用层协议，定义CAN报文中的11/29位 标识符、8字节数据的使用。 CANopen 不仅定义了应用层和通信子协议，而且为可编程系统、不 同器件、接口、应用子协议定义了大量的行规，遵循这些行规开发出 的CANopen设备将能够实现不同公司产品间的互操作。
CAN及 CANOPEN协议
zspking
目录
❖ CAN与CANopen协议介绍； ❖ CAN协议简单介绍； ❖ CANopen协议介绍； ❖ CANopen对象词典； ❖ CANopen通讯机制； ❖ CANopen通讯对象；
CAN与CANopen协议介绍
CAN及CANopen简介
❖ CAN（Controller Area Network ）， 1986年 由Robert Bosch 公司 （德国博世）推出的一 种现场总线。包含物理层与数据链路层。
索引 0x0000 0x0001~0x001F
0x0020~0x003F
0x0040~0x005F 0x0060~0x007F 0x0080~0x009F 0x00A0~0x0FFF 0x1000~0x1FFF
0x2000~0x5FFF 0x6000~0x9FFF
0xA000~0xFFFF
对象 未使用 标准数据类型
（BOOLEAN、INTEGER8等） 复杂数据类型
（PDO通讯参数、映射参数等结构体） 制造商规定的复杂数据类型 设备子协议规定的标准数据类型 设备子协议规定的复杂数据类型 保留 通讯子协议区域
（同步、PDO、SDO描述等CIA 301中规定的内容） 制造商特定子协议区域 设备子协议区域
（CIA 401、CIA 402等设备子协议中的参数描述） 保留
包含同步，紧急状态表示以及时间标记传送三个特定的对象。
CANopen 通讯机制介绍
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。
a.NMT ， b. Node Guard ， c. SDO ， d. Emergency ， e. PDO ， f. Boot-up
对象词典
❖ 对象词典的分配表参考DS301 ❖ 具体语法结构可参考DS306
举例
[1003] SubNumber=2 ParameterName=Pre-defined Error Field ObjectType=8
[1003sub0] ParameterName=Number of Errors ObjectType=0x7 DataType=0x0005 AccessType=ro DefaultValue=0x1 PDOMapping=0
进程数据对象(PDO) 用来传输实时数据，数据从一个生产者传到一个或多个消费者。数
据传送限制在1到8个字节。 服务数据对象(SDO)
可用来存取远端节点的对象字典，读取或设定其中的对象。通过使 用索引和子索引，SDO使客户机能够访问服务器对象字典中的项（对 象）。 网络管理对象(NMT)
网络管理(NMT)协议提供了网络初始化，错误控制和设备状态控制服 务。 特殊功能对象
CANopen主要特点介绍
❖ 采用面向对象的方式来描述，具体设备模型为：
A
N 总
应用程序
对象词典
通讯接口
线
❖ 通讯对象： 过程数据对象PDO；服务数据对象SDO；特殊功能对象；网络管理对象NMT。 ❖ 对象词典： 包含描述这个设备和它的网络行为的所有参数。以EDS文档的形式存在。 ❖ 应用程序： 包括功能部分和通信部分。
❖ 一个设备的通讯功能、通讯对象、与设备相关的对象以及对 象的缺省值由电子数据文档（EDS：Electronic Data Sheet） 中提供。
对象词典（object dictionary）
❖ 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，对象字典的结构参照下表。节点 的对象字典的有关范围在0x1000 到 0x9FFF 之间。
❖ CANopen，CANopen是由Bosch公司提出并 规范化，最后移交给CIA组织并在1995年发 表，规定了CAN应用层。定义CAN报文中的 11/29位标识符、8字节数据的使用。
CAN与CANopen
应
CANopen设备子协议 DS 401、DS 402、DS 403等
用
层
CANopen通讯子协议 DS 301、DS 302、DS 303等
CANopen对象词典
对象词典（object dictionary）
❖ CANopen 网络中每个节点都有一个对象字典。对象字典包 含了描述这个设备和它的网络行为的所有参数。
❖ 一个节点的对象字典是在电子数据文档（EDS：Electronic Data Sheet）中描述。节点本身只需要能够提供对象字典中 必需的对象，以及其它可选择的、构成节点部分可配置功能 的对象。
[1003sub1] ParameterName=Standard Error Field ObjectType=0x7 DataType=0x0007 AccessType=ro DefaultValue=0x0 PDOMapping=0
返回
CANopen通讯机制
具体通讯描述
CANopen网络的通信和管理都是通过不同的通信对象来完成的，为 了能够实现通信，网络管理，紧急情况处理等功能，CANopen规范定义 了四类标准的通信对象：