CAN与CANOpen（五）

CAN与CANOpen（一）基本概念 
CAN与CANOpen（二）报文格式 
CAN与CANOpen（三）错误处理
CAN与CANOpen（四）CANOpen对象字典 
CAN与CANOpen（五）PDO和SDO
CAN与CANOpen（六）网络管理和CAN FD

4.3通讯对象

CANOpen协议共有6种通讯对象，分别是：PDO、SDO、SYNC、TIME、EMCY、NMT。这6种通讯对象完成了CANOpen协议的所有通讯功能。其中我们只介绍使用较多的PDO、SDO、NMT（4.4）。

4.3.1通信对象ID（COB-ID）

CANOpen协议的通讯对象主要利用了CAN协议中的数据帧和远程帧。为了区分不同的通讯对象，CANOpen协议利用数据帧/远程帧中的ID。其中第7位到第10位为功能代码。第0位到第6位为节点ID，用以区分不同节点的相同功能。这样就允许最多127个从节点与主节点通讯。

图28 COB-ID的结构

下面是预定义的各通讯对象的COB-ID

表3各通讯对象对应的COB-ID

其中绿色部分为广播的通讯对象，蓝色部分为点对点的通讯对象。

COB-ID的大小也决定了通讯对象的优先级，其中NMT的优先级最高，PDO的优先级高于SDO。

4.3.2Process Data Object

CANOpen中的实时数据传输是由PDO来完成的。PDO的传输采用了生产者消费者模式。共有两种PDO，TPDO和RPDO。TPDO用来传输数据，支持TPDO的节点都是PDO数据的生产者。RPDO用来接收PDO数据，支持RPDO的节点是PDO数据的消费者。从表3可以看出，一个节点最多支持4个TPDO（分别是180h+NodeID、280h +NodeID、380h +NodeID、480h +NodeID）和4个RPDO（分别是200h +NodeID、300h +NodeID、400h +NodeID、500h +NodeID）。每一个PDO都对应一些参数，包括通讯参数和映射参数。

 4.3.2.1PDO的参数

PDO的参数包括两部分，通讯参数和映射参数.他们占据了对象字典中从1400到1BFF之间的位置.

表4 PDO参数在对象字典中的位置

PDO的通讯参数定义了COB-ID,传输类型(同步,异步,循环,时间出发),inhibit time(两个PDO的最小间隔)等,见表5.

表6给出了PDO的映射参数.一个PDO最多可以映射到64个对象。每一项的含义见图29。最高16位是对象字典的索引，后面8位是子索引。最低8位是数据长度。关于PDO映射的详细介绍见4.3.2.2

表5 PDO通讯参数

表6 PDO映射参数

图29 PDO映射参数解释

4.3.2.2PDO映射

PDO的内容没有固定的形式，它的数据段可以是1到8个字节长。使用PDO的一个基本的出发点是发射端和接收端都知道PDO中的数据的含义。图30说明了具体的工作原理。PDO采用了生产者和消费者模式。生产者按照TPDO的映射参数从对象字典中抽取数据形成PDO的数据。当消费者接收到PDO的数据后，就会按照RPDO的映射关系，将PDO中的数据解析出来，填入对应的数据字典中。

图31给出了生产者生成PDO0数据的具体过程。首先生产者从[1800,01]中得到COB-ID。然后从[1A00,01]中获取第一个对象。[1A00,01]中的值为0x20000108h，那么第一个对象为[2000,01]，对应值为A,在PDO中占0x8位。接着是第二个对象[2003,03]，对应值为G，在PDO中占0x10位。最后是对象[2003,01]，对应值F，在PDO中占0x8位。这样一个有数据A、G、F组成的，32位的PDO就形成了。

图30 TPDO与RPDO[2]

图31 PDO数据的形成

 4.3.3SDO

SDO(Service Data Object)使用Client-Server模式建立起点到点的通讯并实现了对对象字典中条目的读写。其中被访问的对象字典的所在设备作为Server，访问对象字典的设备作为client。参考下图。SDO采用的请求应答模式，每次SDO访问都会有2条CAN的数据帧对应。一条是请求，一条是应答。

图32 client-server模式

SDO主要提供3种服务：段传输，块传输，中止传输。下面分别来介绍这三种服务是如何实现的。

4.3.3.1段传输

下面是SDO段传输Download过程中的示意图。首先由client端发起，然后Server端应答。这样一来一回。知道把数据传输完毕。当传输的数据长度小于4时，一次应答就可把数据传输完毕。

图33SDO段下载时的client，server端数据应答

图34初始化SDO下载的命令字

图35SDO段下载的命令字

图34、35标出了在SDO段下载的初始化和数据传输阶段的命令字。其中：

• ccs: client 命令标识符

  • 0: 段下载请求
  • 1: 初始化下载请求
  • 2: 初始化上传请求
  • 3: 段上传请求
• scs: server 命令表示符

  • 0: 段上传响应
  • 1: 段下载相应
  • 2: 初始化上传响应
  • 3 初始化下载响应
• n: 指示不含数据的字节数 .
• e: 传输类型

  • 0: 普通传输
  • 1: 快速传输 ( 输出长度 <=4)
• s: 大小指示器
• m: 指示数据的索引和子索引 .
• d: 数据
• X: 总是 0
• reserved: 预留，总是 0
• c: 指示是否还有数据需要下载 / 上传
• t: 触发位。这个位没发送一次数据会反转一下。

SDO段上传的过程与段下载的过程类似，只是命令字不同。可参考图36图37

图36初始化SDO上传命令字

图37SDO段上传命令字

4.3.3.2块传输

块传输的主要目的是为了提高传输效率。它与段传输的主要区别在于：块传输时，可以传输多次数据之后，才会有一次应答，如图38。CANOpen将数据分为多个block，每个block又由1-127个segment组成。在传输完一个block的数据之后，才会有一次的应答。

图38块传输时的client,server数据应答

4.3.3.3中止传输

无论CAN设备处于段传输还是块传输中，都可以使用中止传输协议（图39）来中止传输。

图39中止SDO传输命令字

协议的命令字解释如下：

• cs:命令标识符
• • 4:中止传输请求
• X:总是0
• m:标识索引和子索引.
• d: 中止码（ 表 7 中止码表 ） .

下表是对各中止码的解释

表7中止码表