CANOPEN详解

canopen简介:

CAN 提供了所有的网络管理服务和报文传送协议,但并没有定义对象的内容或者正在通讯的对象的类
型(它只定义了 how,没有定义 what),而这正是 CANopen 切入点。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。
can的数据帧结构:
can帧结构
canopen在can帧基础上详细分配了COB_ID和数据域的用法
通常我们所指 的帧ID就是COB_ID,COB_ID(11bits)=功能码(4bits)+Node_ID(7bit),这个也在理论上说明了can最多可以有 127 个节点。不过,在实际应用中,最大节点数量取决于所用 CAN 收发器的性能。

功能码解释:
刚接触canopen时候对功能码都不是很了解。简单来说功能码就是指明了每一个can帧的作用,是SDO还是PDO?是TPDO还是RPDO?,比如:
can帧ID SDO标准结构:

         600h+Node_ID:  主站发往从站
         580h+Node_ID:  从站回复主站

can帧ID PDO标准结构:

         TPDO  :  180h+Node_ID                  RPDO: 200h+Node_ID         
                   280+Node_ID                         300h+Node_ID
                   380+Node_ID                         400h+Node_ID 
                   480+Node_ID                         500h+Node_ID

有了基本的SDO,PDO格式后,我们放上一张canopen对象字典结构图:
CANOPEN详解_第1张图片

每个 PDO 在对象字典中由两个对象描述:通信参数和映射参数。
PDO 通信参数指明使用哪个 COB-ID,传输类型,禁用时间和定时时间;
PDO 映射参数用于设定 PDO报文中的数据的映射关系,确定要传输的数据在 CAN 报文数据域中的定位。该参数允许 PDO 的生产者和消费者知道正在传输什么信。
一个 PDO 最多可以映射 4 个对象。
接下来我们在量详细说明一下通用子协议 区域 是怎样定义的:
通用子协议 区域在对象字典中的索引为1000-1FFFh。其中

  1. 1400-15FFh 设置RPDO 通讯参数
  2. 1600-17FFh 设置RPDO映射参数
  3. 1800-19FFh 设置TPDO通讯参数
  4. 1A00-1BFFh 设置TPDO映射参数

下面我们以表格的的形式更加直观的说明一个PDO配置需要在哪些地方操作:
CANOPEN详解_第2张图片CANOPEN详解_第3张图片CANOPEN详解_第4张图片CANOPEN详解_第5张图片
表格里面的额参数对应请参考对象字典通用子协议 区域.

PDO 映射流程:
1、设置 PDO 对应映射参数(1600 h 或 1601 h 或 1A00 h 或 1A01 h)子索引 0 的内容为 0;
2、修改 PDO 对应映射参数(1600 h 或 1601 h 或 1A00 h 或 1A01 h)子索引 1~4 的内容,映射
数据;
3、设置 PDO 对应映射参数(1600 h 或 1601 h 或 1A00 h 或 1A01 h)子索引 0 的内容为合法的
数字(该 PDO 映射的对象数)。
4、 PDO 映射完成。

PDO 可以有多种传送方式:

        同步(通过接收 SYNC 对象实现同步)
        周期:传送在每 1 到 240 个 SYNC 消息后触发
        异步: 由设备子协议中规定的对象特定事件触发传送。

CANOPEN详解_第6张图片

一个 PDO 可以指定一个禁止时间,即定义两个连续 PDO 传输的最小间隔时间,避免由于高优先级信
息的数据量太大,始终占据总线,而使其它优先级较低的数据无力竞争总线的问题。禁止时间由 16 位无
符号整数定义 符号整数定义,单位 100us。
一个 PDO 可以指定一个事件定时周期,当超过定时时间后,一个 PDO 传输可以被触发(不需要触发
位)。事件定时周期由 16 位无符号整数定义,单位 1ms。

接下来我们通过一个例子说明配置一个PDO的具体操作:

通过SDO配置1个 RPDO映射为 6040h,步骤如下:(假设我们的设备节点ID为10)

  1. 60A 2F 00 16 00 00 00 00 00 //RPDO1 stop
  2. 60A 23 00 16 01 10 00 40 60 //6040h,长度为16个字节
  3. 60A 2F 00 16 00 01 00 00 00 / / RPDO1 enable
    设置 PDO 通讯参数
    PDO1(发送)为异步周期性类型 ⇒ transmission_type (1800 h:02 h)= FF h
    60A 2F 0018 02 FF 00 00 00
    禁止时间 2ms(20×100us) ⇒ inhibit_time (1800 h:03 )=14h
    60A 2F 00 18 03 14 00 00 00
    周期时间 10ms(10×1ms) ⇒ event_time (1800 h:05 h)= 0A h
    60A 2F 00 18 05 0A 00 00 00
    这样我们就配置完成了一个PDO。
    我们还需要为RPDO配置COB_ID映射,要不我们会不知道这一帧数据要发送给哪个节点使用:
    60A 23 00 14 01 0A 02.。
    PDO 配置完成后,如果要使配置的生效,需要复位通讯(Reset Communication)。NMT 管理:
    00 82 0A //使节点号为 A 的驱动器通讯复位;
    再启动通讯
    00 01 0A // //使能节点A
    这样我们就可以通过帧ID为20A的RPDO对电机6040(控制字)进行配置啦。比如使能电机:
    601 2B 40 60 00 06 00 00 00 //设置 6040h 为 6
    601 2B 40 60 00 07 00 00 00 //设置 6040h 为 7
    601 2B 40 60 00 0F 00 00 00 //设置 6040h 为 F,使电机使能;

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