很長一段時間以來，很多人問我CANopen總線優(yōu)勢到底在什么地方，我也大體的給了口頭的講述，但是比較籠統(tǒng)，沒辦法做到詳細(xì)解釋，加上純技術(shù)的話語比較晦澀，遇上內(nèi)行還能多聊幾句，如果是剛接觸的，那就是云里霧里了。這次正好要進(jìn)行公司業(yè)務(wù)員培訓(xùn)，要講講CANopen，在整理過程中把我的講義貼出來，希望能幫到大家，以下內(nèi)容是我講課的口述內(nèi)容，比較白話，不能作為資料，大家見諒，鑒于我整理也比較辛苦，也算個小小的知識產(chǎn)權(quán)，所以PPT我就不貼出來了。^-^

 講義內(nèi)容：

通常CANopen協(xié)議相關(guān)的一些資料相對來說比較晦澀，非專業(yè)人士看起來比較困難。我盡量以淺顯易懂的方式將CANopen協(xié)議的框架和它在實(shí)際應(yīng)用中存在的優(yōu)缺點(diǎn)展示給大家。

我按照最先接觸的內(nèi)容由淺入深的講解，直接講CANopen協(xié)議會有點(diǎn)跳躍的感覺，所以，我以產(chǎn)品作為切入點(diǎn)，分析一下如何使用，在這個過程中，讓大家理解什么是CANopen協(xié)議。首先，我們拿到一個產(chǎn)品，比方說是編碼器，它的用途是作為位置傳感器，那我們就需要將編碼器送出的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。一般自然界中存在的信號有多種形式，大多以模擬量形式存在，類似于人感覺到溫度的高低、水流的快慢、風(fēng)力的大小等等。但這是很模糊的概念，今天熱了還是冷了，風(fēng)大風(fēng)小，沒有比較是很難界定的，為了規(guī)范這些量，方便描述時的統(tǒng)一性，溫度計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)有華氏和攝氏、水流有每秒多少立方、風(fēng)力有級數(shù)。這些，就是數(shù)字量。數(shù)字量在人與人之間傳遞時，可以通過嘴和耳，語言和聽力，在設(shè)備之間如何來傳遞呢？學(xué)過數(shù)電的人知道，燈泡有兩種狀態(tài)，亮和暗，在最基礎(chǔ)的電路回路里，“通”和“斷”是兩個最基本的狀態(tài)，我們可以把他理解為“1”和“0”，這樣，就有了表述的方法。但是單獨(dú)使用這兩種狀態(tài)是無法傳遞信息的，如何把編碼器的數(shù)據(jù)傳遞出去，就需要使用到協(xié)議，下面我就講講協(xié)議。

我們知道，人與人交流需要用到語言，我們要表達(dá)出一個完整的意思就要使用一句話，一句話內(nèi)會包含很多的字，每個字又由筆畫構(gòu)成。這樣，我們協(xié)議的基本框架就出來了，在整個CANopen協(xié)議傳遞過程中，最大的單位稱為“幀”，類似于一句話，“幀”由“字節(jié)”組成，就代表了字，每個“字節(jié)”由“位”組成，我們稱為筆畫。那地球上還有英語、法語、德語、還有聽不懂的鳥語呢！那就是各個通訊協(xié)議，比如Profibus-DP、DeviceNet、CC-Link、Hart、Modbus等。讓DP和CANopen通訊，那就是相當(dāng)于一個講德語的與講中文的對話，雞同鴨講，能溝通嗎？需要翻譯，對吧?；剡^頭來我們講講CANopen的幀格式，CANopen一幀數(shù)據(jù)由一個COB-ID（報(bào)文頭）和最大8字節(jié)數(shù)據(jù)組成，其中COB-ID可以是11位（CAN2.0），也可以是29位（CAN2.0B），當(dāng)然，CAN2.0B需要向下兼容11位CAN報(bào)文。對于每字節(jié)數(shù)據(jù)由哪些位組成，這里就不再贅述，因?yàn)檫@部分內(nèi)容不在OSI模型的第七層應(yīng)用層內(nèi)描述，開發(fā)人員也不必過多考慮這塊內(nèi)容。由于CANopen協(xié)議內(nèi)對COB-ID的各個地址段報(bào)文有詳細(xì)規(guī)范，這里就花點(diǎn)時間講一下，當(dāng)然也沒時間全部討論，只選一些重要內(nèi)容來說。

以前我們培訓(xùn)一直在說CANopen協(xié)議好，速度快，廣播報(bào)文，這些關(guān)鍵字聽的多了，但是大家可能不是很理解這些內(nèi)容。現(xiàn)在就來解釋一下。在編碼器應(yīng)用中，CAN報(bào)文我們常用的有SDO（Service Data Object服務(wù)數(shù)據(jù)對象）和PDO（Process Data Object過程數(shù)據(jù)對象），從字面描述意義看，通常數(shù)據(jù)的發(fā)送讀取是采用PDO來實(shí)現(xiàn)的，CAN參數(shù)的修改是通過SDO來實(shí)現(xiàn)的（當(dāng)然這不是絕對的，具體的如果有興趣可以會后詢問）。先來說說PDO，我們在很多資料上會看到這樣一張表

                                                  注意：PDO/SDO  發(fā)送/接收是由（slave）CAN節(jié)點(diǎn)方觀察的

                                                                         表一：CANopen主/從連接集對象

假設(shè)我們讀取到一組編碼器數(shù)據(jù)是這樣的《0x181  0x30  0x1F  0x00  0x00》，我們應(yīng)該如何理解呢？首先，“0x”只是一個符號，它代表了緊跟著的數(shù)據(jù)是十六進(jìn)制的（等同于在數(shù)據(jù)后面直接標(biāo)“H”，上述表達(dá)式也可以表述為《181H   30H   1FH   00H   00H》），“181”我們查看上表后發(fā)現(xiàn)，它包含在PDO1（發(fā)送）里面，它代表了是由編碼器發(fā)出的過程數(shù)據(jù)對象，表上顯示是“181H~1FFH”，這是因?yàn)镃OB-ID包含了節(jié)點(diǎn)號信息，地址1對應(yīng)著181H，地址2對應(yīng)了182H，以此類推，最大127個節(jié)點(diǎn)?！?x30  0x1F  0x00  0x00”就代表了數(shù)據(jù)內(nèi)容，在CAN協(xié)議內(nèi)，幀數(shù)據(jù)是低位在前，高位在后的。所以上述數(shù)據(jù)直接讀取后得出編碼器送出1F30H，這就代表了編碼器的當(dāng)前位置值。那在總線上面，多個節(jié)點(diǎn)同時發(fā)送數(shù)據(jù)不會產(chǎn)生沖突么？以前我們說過，CAN協(xié)議具有仲裁，這里簡單介紹一下仲裁是如何實(shí)現(xiàn)的。上面說了，COB-ID包含了節(jié)點(diǎn)號信息，也就是說，只要總線上的設(shè)備節(jié)點(diǎn)號不同，所送出的廣播報(bào)文的COB-ID肯定是不同的，如果一個是182H，一個是183H，仲裁時怎么做？本文最開始的時候介紹了每個字由筆畫組成，現(xiàn)在就要用到位（bit）的概念了，182H換算成二進(jìn)制是0001 1000 0010（B），“B”代表了二進(jìn)制，183H換算成二進(jìn)制是0001 1000 0011（B），關(guān)于顯性位、隱形位這里不再贅述，這個有興趣可以找我要資料看，這里我就簡單描述為“0”比“1”的優(yōu)先級高，可以理解為拖后腿，“0”為低電平，“1”為高電平，在線上低電平會把高電平拉低，一旦183H發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸過程中與自身數(shù)據(jù)不符合，就終止上傳，保證了182H的數(shù)據(jù)先上總線。

我們在實(shí)踐中會發(fā)現(xiàn)，編碼器的數(shù)據(jù)在不斷的更新輸出，那輸出周期如何定義呢？這個我們就來討論一下引申的PDO傳送方式。我們以前在培訓(xùn)時一直介紹CANopen協(xié)議與DP協(xié)議相比的好處在于DP是輪詢的，問答方式浪費(fèi)了大量的時間，而CAN協(xié)議是廣播的，可以將1MHz的速率發(fā)揮至極致。這種說法形象，一般可以解釋給初步接觸CANopen的人聽。其實(shí)CANopen的報(bào)文形式很多樣化，在不同的應(yīng)用場合可以采取不同的方式，上面說的稱為異步方式，異步方式也分兩種，一種是上面的內(nèi)部時鐘觸發(fā)，也就是按照固定時間間隔發(fā)送，另一種是事件觸發(fā)，假設(shè)編碼器發(fā)生轉(zhuǎn)動，數(shù)據(jù)相應(yīng)送出。還有一種同步方式，我們也可以口述為踏拍方式，當(dāng)主站要求報(bào)數(shù)是，所有從節(jié)點(diǎn)按照仲裁的優(yōu)先順序進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送。這三種報(bào)文方式分別在哪些場合適用呢？我們以車輛來舉例。車輛開在路上，在整個車輛控制內(nèi)，最重要的，具有高優(yōu)先級的，應(yīng)該是牽涉到安全的制動（剎車），安全氣囊等等。其次是轉(zhuǎn)向、車燈。再次是音響、影視系統(tǒng)（當(dāng)然，我對車不是很熟悉，這是我的主觀認(rèn)識，作為一個例程）。我們可以把小的節(jié)點(diǎn)號分配給制動系統(tǒng)，以保證數(shù)據(jù)能及時送達(dá)控制器，并采用定時報(bào)數(shù)，實(shí)時監(jiān)測車輛制動系統(tǒng)的情況。對于音箱什么的，我們可以采用事件觸發(fā)方式，在有輸入控制時（比方說打開收音機(jī)）進(jìn)行響應(yīng)。同步數(shù)據(jù)一般用在實(shí)時數(shù)據(jù)監(jiān)測方面，比方是在同一時間點(diǎn)查閱角度、位置、重量、壓力、流量等等信息，保證所監(jiān)測的各個數(shù)據(jù)在很小的時間變化范圍內(nèi)。當(dāng)然CANopen不可能摒棄問答方式的數(shù)據(jù)采集，這可以通過SDO訪問OD來實(shí)現(xiàn)。

講到SDO——服務(wù)數(shù)據(jù)對象，我們可以這么理解，PDO報(bào)文在發(fā)送出去后不需要反饋信號，總線上能消化這個數(shù)據(jù)的都可以消化，所以白話叫廣播報(bào)文。而SDO報(bào)文是需要響應(yīng)的，每一幀SDO發(fā)出后需要等待反饋。那這會不會引起無反饋時總線死機(jī)呢？不會，CAN數(shù)據(jù)鏈路內(nèi)規(guī)定了超時，在一定時間內(nèi)得不到回答，總線將進(jìn)行后面的作業(yè)，多次詢問無果，總線會對錯誤節(jié)點(diǎn)進(jìn)行屏蔽處理。SDO的幀格式和PDO的幀格式是一致的，但對有些字節(jié)的定義不同，下面就簡單介紹一些編碼器修改參數(shù)時用到的幀格式。

SDO中實(shí)現(xiàn)了5個請求/應(yīng)答協(xié)議，這里我只講講啟動域下載與上傳，其他的有興趣可以問我要資料看。

我來解釋一下上表，COB-ID引用第一張表的SDO地址段。假設(shè)主站需要讀取1號編碼器對象字典（OD）6200H內(nèi)的參數(shù)，我們應(yīng)該如何做呢？我們需要發(fā)送

0x601    0x40   0x00   0x62   0x00   0x00   0x00   0x00   0x00

我們得到編碼器的反饋數(shù)據(jù)是

0x581    0x4B   0x00   0x62   0x00   0x0A   0x00   0x00   0x00

上述命令的解釋是，控制器通過SDO指令讀取1號編碼器OD為6200H的編碼器發(fā)送數(shù)據(jù)周期的參數(shù)，得到編碼器的回答是每隔10ms發(fā)送一次。40H和4BH是啟動域上傳的命令字。

如果需要將6200H的參數(shù)修改為20ms一次數(shù)據(jù)，我們應(yīng)該怎么做？

發(fā)送：0x601    0x22   0x00   0x62   0x00   0x14   0x00   0x00   0x00

反饋：0x581    0x60   0x00   0x62   0x00   0x00   0x00   0x00   0x00

未完待續(xù)。。。