CANopen协议基础知识

CANopen协议基础知识

• 资料： DS301协议中文文档：https://winshton.gitbooks.io/canopen-ds301-cn/content/chapter5.html
  301_v04020005_cn_v02_ro.pdf

• 总结文档：https://blog.csdn.net/csdn_zhang99/article/details/81251969

• LS伺服CANopen手册（详细）：
  LS伺服CANopen手册 V3.pdf

CANopen协议对CAN协议的封装关系（PDO、SDO、NMT均封装在CAN数据段）：

OD（对象字典）: 对象字典是通信对象和应用程序对象之间的接口。

PDO（进程数据对象）：PDO 的接收不需要消费者的确认，通过DLC设置数据长度（1~8字节），发送数据帧;TPDO发送（生产者），RPDO接收（消费者）。

SDO（服务数据对象）：需要应答，直接对帧ID(索引)，发送远程帧，DLC无意义

NMT（网络管理对象）：帧ID为0x00，D1（数据段Byte1）为CS，D2为NodeID；NMT模块控制不需要应答；NMT 节点保护需要应答；

由生产者发送的 PDO称为发送 PDO(TPDO)，同样消费者接收的 PDO 称为接收 PDO(即 RPDO)

1.2.0 COB_ID帧ID

CANopen协议的帧id只有11位，即全是标准帧。

COB_ID（11bits）= 功能码（4bits）+Node_ID（7bit）

1.2.1 DO对象字典

从软件的角度来说，对象字典本质就是一些数据结构的集合。可以这么理解，把对象字典看做是一本书，CANopen设备的行为准则是要参考这本书的，不管它做什么，只要它的行为要参考对象字典，就必须先查阅字典，再决定要不要做。比如它什么时候发送TPDO，这个行为是需要查询对象字典中对应于TPDO的传输类型以及Event timer。还有就是像PDO映射的原理，比如我要发送的数据，都是去查询这本书，看下它那里写的什么内容，然后我在把这部分内容以PDO的形式发送出去。
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。
对象字典存储在每个CANopen节点的EDS文件中（单片机写入flash），通过SDO服务访问。

• 轻松掌握CANOpen最难理解的对象字典：https://wenku.baidu.com/view/dfe7551a195f312b3069a5cd.html
• CANOpen基本对象字典：https://blog.csdn.net/bood123/article/details/49835619
• 对象字典表示方式：
  | Index (hex) | Object (Symbolic Name) | Name | Type | Attrib. | M/O |
  |----|----|----|----|----|----|
• index指示了对象在对象字典中的位置。其中不包含子索引；
• Object列指示了对象的类型；
• Name是用来表示对象作用的文本；
• Type指定数据类型。比如Boolean, Usigned8。如果对象是一个复杂类型，比如ARRAY。就会用子索引来指定组成复杂类型的每个基本类型；
• Attrbi指定了对象的方位类型；
• M/O指定对象是必须的还是可选的；

分11段不同类别索引，如图

1.2.2 PDO进程数据对象

• TPDO为生产者、RPDO为消费者。
• 每个 PDO 在对象字典（OD）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息。
• 一个 PDO 最多可以映射 4 个对象（PDO1~PDO4）；
• 每个逻辑设备不限制 PDO 数量，一个只包含单个逻辑设备的 CANopen 设备可以有多至 512 个 PDO
• 通用子协议 区域在对象字典中的索引为0x****1000-0x1FFF：

0x1400-0x15FF 设置**RPDO**** **通讯参数

0x1600-0x17FF 设置RPDO映射参数

0x1800-0x19FF 设置TPDO通讯参数

0x1A00-0x1BFF 设置TPDO映射参数

• RPDO和TPDO的COB-ID：
  • 对于TPDO来说，其通信参数中的COB-ID是自身的COB-ID，当发送TPDO时用来表明这个TPDO是谁发出的。
  • 对于RPDO来说，其通信参数中的COB-ID是发送方的COB-ID，用来表示自己只接受某个CAN节点发过来的TPDO。

RPDO映射例子：

TPDO映射例子：

1.2.3 SDO服务数据对象

SDO 主要用来访问节点的对象字典（OD），操作分成读字典操作和写字典操作，CANOpen的节点至少需要支持SDO_Server。对象字典是CANOpen节点的数据组织形式，包含了 CANOpen节点的各个参数和数据，比如，心跳报文的发送频率、系统启动次数、节点的通信参数等等等等。可以说，SDO是用来设置CANOpen节点的各个运行参数的。
从CANopen协议上看，最大支持127个节点

类似串口的一发一回模式，主站发送请求帧，从站回复应答帧

SDO中的COB-ID有2个，分为:

Client ==> Server

Server ==> Client

1、假如CAN节点A通过SDO去访问CAN节点B，那么A就是Client，B就是Server；

2、则在A的对象字典里，设置Client==>Server的COB-ID为B的COB-ID

3、且对于A的对象字典，其Server==>Client的COB-ID还是B的COB-ID

4、对于B来说，只有B是Client时才会用到这2个COB-ID，如果B通过SDO去访问A，那么B的Client==>Server和Server==>Client的COB-ID就是A的COB-ID了。

例子：（11位帧ID段（功能码+节点ID）+8字节数据段）

SDO通讯具体过程分解：

1.2.4 NMT状态机

• 帧ID为0x000。（仲裁时最高优先级）
• NMT详解：https://blog.csdn.net/iamplane/article/details/49925185

LS低压伺服驱动器CANopen 状态机 20191101pdf.pdf

1）NMT 模块控制（ NMT Module Control）

只有 NMT-Master 节点能够传送 NMT Module Control 报文。 所有从设备必须支持 NMT 模块控制服务。NMT Module Control 消息不需要应答

NMT帧cs字节定义：

#define NMT_Start_Node 0x01

#define NMT_Stop_Node 0x02

#define NMT_Enter_PreOperational 0x80

#define NMT_Reset_Node 0x81

#define NMT_Reset_Comunication 0x82

2） NMT 节点保护（ NMT Node Guarding）

通过节点保护服务， NMT 主节点可以检查每个节点的当前状态， 当这些节点没有数据传送时这种服务尤其有意义。

状态决定