CANopen协议浅析(一)ppt课件

Reporter：Kingc.yu,CANopen协议浅析,2008.6,CANopen报文分析,主要内容,CANopen协议概述,CANopen设备模型,CANopen通信对象,CANopen预定义连接集,CANopen协议是由CiA（CAN-in-Automation）定义并维护的协议之一,它是在CAL（CANApplicationLayer）协议基础上开发的,使用了CAL通信和服务协议子集.CANopen在发布后不久就获得了广泛的承认,尤其在欧洲,CANopen被认为是在基于CAN的工业系统中领导地位的标准.目前被广泛地用于智能楼宇，嵌入式系统,车载设备,医疗装置等应用领域中.,CANopen协议概述,在OSI模型中,CAN标准,CANopen协议之间的关系如下图所示:,CANopen协议概述,CANopen协议由一系列称为子协议的文档构成.,通讯子协议:,CANopen协议概述,DS301:ApplicationLayerandCommunicationProfile规定了基本的通信机制及其特性.适用于所有CANopen设备.,设备子协议:,设备子协议定义了不同类型的标准设备及其相应的功能.,DS401:I/O模块,DS402:运动控制设备,如电机,DS404:闭环控制器,DS405:PLC,DS406:编码器,CANopenApplicationLayer,CANDataLinkLayer,CANPhysicalLayer,CANopenApplicationLayer,CANDataLinkLayer,CANPhysicalLayer,ObjectatIndex,ID+Data,ID+Data,CAN-H,CAN-L,CAN-L,TransmittingDevice,ReceivingDevice,不同设备之间的通信模型:,CANBus,CANopen协议概述,CANopen设备模型,一个CANopen设备可以分为三个部分:,通讯接口,对象字典(OD:ObjectDictionary),应用,通讯接口:PDOSDO特殊功能对象NMT,对象字典:数据类型通讯对象应用对象,应用:应用程序设备子协议实现,I/O,CAN,CANopen设备模型,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.,Index(hex),Object,0000,NotUsed,0001001F,静态数据类型（标准数据类型,如Boolean,Integer16）,0020003F,复杂数据类型（预定义由简单类型组合成的结构,如PDOCommPar,SDOParameter）,0040005F,制造商规定的复杂数据类型,0060007F,设备子协议规定的静态数据类型,0080009F,设备子协议规定的复杂数据类型,00A00FFF,Reserved,10001FFF,通讯子协议区域(如设备类型,错误寄存器,支持的PDO数量),20005FFF,制造商特定子协议区域,60009FFF,标准的设备子协议区域(例如“DSP-401I/O模块设备子协议”:ReadState8InputLines等),A000FFFF,Reserved,CANopen设备模型,对象字典是一个有序的对象组.每个对象采用一个16位的索引(Index)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(Sub-Index).索引和子索引唯一确定了对象字典的入口,通过该入口可以对设备的“应用对象”进行基本的网络访问.设,备的“应用对象”可以是输入输出信号,设备参数,网络变量等.,例如,在台达VFD-B系列变频器（COA02)的对象字典中,主索引2020定义了三个控制变频器的参数,通过子索引就可以具体定位某个参数.如2020-2就对应了变频器的FrequencyCommand.,CANopen通信对象,ProcessDataObjects(PDO)ProtocolServiceDataObject(SDO)ProtocolsSpecialObjectProtocols:Synchronization(SYNC)ProtocolTimeStampProtocolEmergency(EMCY)ProtocolNetworkManagementProtocols:NMTMessageProtocolBoot-UpProtocolErrorControlProtocol,CANopen通信对象,Thereal-timedatatransferisperformedbytheProcessDataObjects(PDOs)protocol.WithServiceDataObjects(SDOs)protocolsthereadandwriteaccesstoentriesofadeviceobjectdictionaryisprovided.SpecialFunctionObjectprotocolsprovideapplication-specificnetworksynchronization,timestampingandemergencymessagetransmissions.TheNetworkManagement(NMT)protocolsprovideservicesfornetworkinitialization,errorcontrolanddevicestatuscontrol.,CANopen通信对象,CANopen网络中信息传输采用的三种通信模式:,Producer/ConsumerModel,Client/ServerModel,Master/SlaveModel,CANopen通信对象,Producer/ConsumerModel,request,08Byte,Indication(s),Producer,Consumer,CANDataFrame,Indication,response,request(s),CANRemoteFrame,08Byte,CANDataFrame,confirmation(s),CANopen通信对象,Client/ServerModel,request,08Byte,Indication,Server,Client,CANDataFrame1,response,08Byte,CANDataFrame2,confirmation,CANopen通信对象,Master/SlaveModel,request,08Byte,Indication(s),Slave,Master,CANDataFrame,response,CANRemoteFrame,08Byte,CANDataFrame,confirmation,request,Indication,CANopen通信对象,ProcessDataObject,PDOProducer,PDOConsumer,PDOConsumer,PDOConsumer,ID,Data,CANopen通信对象,PDO的三种触发机制:,EventorTimerdriven,Remotelyrequested,Synchronoustransmission(cyclic,acyclic),Internalevent,Producer,Consumer(s),Producer,RemoteFrame,Consumer(s),Producer,Sync,Consumer(s),CANopen通信对象,PDO的传输类型:,ThetypeindicatethenumberofSYNCobjectsbetweentwoPDOtransmissionsDataisupdated(butnotsent)immediatelyafterreceptionoftheSYNCDataisupdatedatthereceptionoftheRTRApplicationeventisdevice-specificApplicationeventisdefinedinthedeviceprofile,CANopen通信对象,Type0：非周期同步,只有当节点PDO数据发生改变后,节点收到SYNC时,才会更新并传送一笔PDO数据信息.,在异步模式中,若从站中的Eventtimer为0ms,则只有当从站的数据发生变化时,才会向主站回传数据;若为非0值,则每隔一个eventtimer时间,即向主站回传一笔数据.,inhibittime指的是PDO禁止时间,即发出一笔PDO数据后,inhibittime内不允许再发同一个PDO数据.,CANopen通信对象,PDO_1,PDO_1,PDO_1,0,200,400,600,800,1000,1200,1400,1600,t/us,Request,PDO_2,PDO_3,PDO_1,0,200,400,600,800,1000,1200,1400,1600,t/us,Transmission,PDO_3,PDO_1Inhibittime,PDO_2,PDO_1,通过设置inhibittime,使得优先权低于PDO1的PDO2和PDO3能够获得总线权,从而得以传输.,CANopen通信对象,每个PDO在对象字典中用两个对象来描述:,PDO通信参数:包含哪个COB-ID将被PDO使用,传输类型,禁止时间和定時器周期.,Index,Sub-Index,Description,DataType,1XXXh,0h,NumberofEntries,Unsigned8,1h,COB-ID,Unsigned32,2h,Transmissiontype,Unsigned8,3h,Inhibittime,Unsigned16,4h,reserved,Unsigned8,5h,Eventtimer,Unsigned16,PDO映射参数:包含一个对象字典中对象的列表,这些对象被映射到PDO里.,CANopen通信对象,Index,Sub-Index,Description,DataType,1XXXh,0h,NumberofEntries,Unsigned8,1h,1stobject,Unsigned32,2h,Unsigned32,3h,3rdobject,Unsigned32,40h,64thobject,Unsigned32,2ndobject,311615870,映射对象的内容格式:,CANopen通信对象,RxPDO_1,Example:配置VFD-EC的RxPDO1,CANopen通信对象,Example:在CANopenBuilder软件中配置VFD-EC的RxPDO1:,CANopen通信对象,PDO参数集:,CANopen通信对象,ServiceDataObject,ID2,Data,ID1,Data,SDOServer,OD,SDOClient,Noden,OD,CANopen通信对象,通过使用索引和子索引,SDO使客户机能够访问设备(服务器)对象字典中的项(对象).,SDO允许传送任何长度的数据.当数据长度超过4个字节时将数据分拆成几个报文,采用分段(segment)传送的方式传送数据.也可采取分块(block)的方式进行传送,每个块最多可包含127个段.,一个SDO需要两个ID,COB-ID=580h+NodeID的报文为SDO请求报文,COB-ID=600h+NodeID的报文为SDO应答报文.SDO请求和应答报文总是包含8个字节.,SDO通讯有较多的协议规定.,CANopen通信对象,SDO分段传送:,Client,Server,InitialSDOdown/upload(e=0),ConfirminitialSDOdown/upload,Down/uploadSDOsegment(t=0,c=0),Confirmdown/uploadsegment1,Down/uploadsegmentn(t=?,c=1),Confirmdown/uploadsegmentn,Client,Server,InitialSDOblockdown/upload,Down/uploadSDOblock(normal),EndSDOblockdown/upload,SDO分块传送:,Down/uploadSDOblock(last),CANopen通信对象,Down/uploadSDOblock(normal),Down/uploadSDOblock(normal),CANopen通信对象,Down/uploadSDOblock(last),Down/uploadsegment0(