目前，CANopen通訊協議已經在工業領域得到了廣泛的使用，由于其面向對象的設計思路，CANopen協議已成為歐洲等國家的自動化公司標配的通訊接口之一。在本系列文章中，我們將介紹CANopen協議的基礎內容，包括對象字典、服務、SDO、PDO和主/從站節點等。如需CANopen軟硬件解決方案或培訓服務，請發郵件到support@hkaco.com聯系虹科工業控制團隊！

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什么是CANopen?

What is CANopen?

CANopen是一種基于CAN的通信協議。這項協議非常有用，因為它可以讓設備、節點（如工業機械）之間具有現成的互操作性，以及它提供了安裝前和安裝后配置設備的標準方法。CANopen最初是為面向運動的機器控制系統設計的，如今，它被廣泛用于電機控制（步進/伺服電機）領域，并在以下應用中得到廣泛使用：

機器人技術：包括自動化機器人、傳送帶和其他工業機械

醫療：包括X射線發生器、注射器、病人床和透析設備

汽車：包括農業、鐵路、拖車、重型汽車和船舶等

CANopen是一個基于CAN總線的“高層協議”，這意味著CAN總線（ISO 11898）就像集裝箱的卡車一般作為CANopen信息的“運輸工具”。在OSI模型中，CAN總線代表兩個最低層（物理層和數據鏈路層）。這意味著CAN只是實現了帶有11位CAN ID、遠程傳輸（RTR）位和64個數據位（與更高層的協議相關）的字段的幀的傳輸。換言之，CAN總線在CANopen中的作用與在J1939協議相同，而CANopen則實現了OSI模型的第七層，并能夠適應除CAN以外的其他數據鏈路層協議（例如EtherCAT、Modbus、Powerlink）。

值得關注的是，隨著CAN FD的推出，CANopen FD作為下一代CANopen標準，可能會發揮著越來越重要的作用。具體細節歡迎到CiA官網中查看。

相較于CAN總線和J1939協議，CANopen協議新增了以下6個核心概念：

通信模式

設備/節點的通信有3種模式：主/從站、客戶端/服務器和生產者/消費者。

通信協議

用于通信的協議，如配置節點（SDO）或傳輸實時數據（PDO）等。

設備狀態

單個設備支持不同的狀態。一個“主站”節點可以改變一個“從站”節點，包括重置等操作。

對象字典

每個設備都有一個OD，其中有指定設備配置等的條目，它可以通過SDO訪問。

電子數據表

EDS是OD條目的標準文件格式，它允許服務工具來更新設備。

設備設置文件

描述了I/O模塊（CiA 401）和運動控制（CiA 402）等供應商獨立性

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CANopen通信基礎知識

Basic knowledge of CANopen communication

在CANopen網絡中，需要多個設備進行通信，例如，在工業自動化設置中，你可能有一個帶有多個伺服電機節點和一個控制接口/PC節點的機械臂。為了促進通信，CANopen中存在著三種模式，每種模式都與我們所討論的CANopen協議緊密相連。下面將簡單介紹這三種模式：

CANopen通信的三種模式

01 主/從站

一個節點（例如控制接口）作為應用主站或主控制器。它向從站設備（例如伺服電機）請求數據。這個過程被用于診斷或狀態管理。在標準應用中，可以有0到127個從站。請注意：在單個CANopen網絡中，可以有不同的主機控制器共享同一個數據鏈路層。

服務示例：NMT

02 客戶端/服務器

客戶端向服務器發送數據請求，服務器回復請求的數據。例如，當應用程序主站需要從站的OD中獲取數據時使用這一模式。從服務器上讀取是一種 "上傳"，而“寫入”是一種 "下載"（該術語采用服務器端的角度）。

服務示例：SDO

03 消費者/生產者

該模式中生產者節點向網絡廣播數據，由消費者節點消費。生產者根據請求（拉模型）或沒有特定請求（推模型）發送此數據。

服務示例：心跳

顯然，這些模型實際上是相同的，但為了術語的一致性才對對它們進行了區分。

在下一篇文章中，我們將繼續講解CANopen通信基礎知識，歡迎關注本公眾號以便第一時間獲取更新的內容。虹科在CAN、CANopen等領域深耕多年，有著深厚的技術實力，目前已面向國內市場推出了CANopen開發源代碼、CANopen數據記錄儀，和支持CANopen協議的網關、板卡、IO等產品。