CANopen協議在現場總線網絡中的應用

1 引 言

基于現場總線的網絡技術研究是自動控制領域發展的一個熱點。在各種各樣的工業現場總線中， CAN 總線以其成本低、速度快、實時性和可靠性較高等特點被快速應用于汽車電子、醫療、軍事等領域。但是， CAN 總線只定義了物理層和數據鏈路層，本身并不完整，針對這一問題， CiA(CAN in Automation) 協會經過不斷的發展于 1995 年發布了完整的 CANopen 協議，它不僅定義了應用層和通訊子協議，也為可編程系統、不同器件、接口、應用子協議定義了幀狀態，為基于現場總線的全數字分布式控制系統的廣泛應用和系統的一體化管理提供了解決之道。

本文以改善現場總線網絡通訊系統的運行效率，提高實時性和信息處理能力為前提，針對并條機自調勻整控制系統中各功能模塊的作用，淺析 CAN 總線高層通訊協議 CANopen ，實現各功能模塊間的數據通信。通過實驗測試，證明系統工作穩定、可靠，保證了全數字分布式網絡系統工作的快速性、準確性和實時性。

2 CANopen 協議概述

2.1 設備模型

CANopen 協議是由 CiA 協會針對 CAN 協議的不完整性而定義出來的一個更高層次的協議――應用層協議。一個 CANopen 設備模塊可以被分為 3 部分，如圖 1 所示。通信接口和協議軟件提供在總線上收發通信對象的服務。不同 CANopen 設備間的通信都是通過交換通信對象完成的。這一部分直接面向 CAN 控制器進行操作。對象字典描述了設備使用的所有的數據類型，通信對象和應用對象。對象字典位于通信程序和應用程序之間，向應用程序提供接口，應用程序對對象字典進行操作就可以實現 CANopen 通信。應用程序包括功能部分和通信部分，通信部分通過對對象字典進行操作實現 CANopen 通信，而功能部分則根據應用要求實現。

2.2 對象字典

對象字典 (Object Dictionary ， OD) 是一個有序的對象組，每個對象采用一個 16 位的索引值來尋址，為了允許訪問數據結構中的單個元素，同時定義了一個 8 位的子索引，對象字典的結構參照表 1 ，對象字典的描述參照表 2 。

(2) 服務數據對象 (SDO) 協議用來對對象字典進行讀寫操作。

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