目前，CANopen通訊協(xié)議已經(jīng)在工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的使用，由于其面向?qū)ο蟮脑O(shè)計思路，CANopen協(xié)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(xié)議的基礎(chǔ)內(nèi)容，包括對象字典、服務(wù)、SDO、PDO和主/從站節(jié)點等。如需購買CANopen相關(guān)產(chǎn)品或需要CANopen培訓服務(wù)，請發(fā)郵件到support@hkaco.com聯(lián)系虹科智能自動化團隊！
一、對象字典
在7個CANopen服務(wù)中，PDO和SDO服務(wù)特別重要，因為它們構(gòu)成了大多數(shù)CANopen通信的基礎(chǔ)。下面我們將進行詳細介紹，但在此之前我們需要了解CANopen的一個核心概念：對象字典。
所有的CANopen節(jié)點必須有一個對象字典（OD），對象字典是一個標準化結(jié)構(gòu)，包含描述CANopen節(jié)點行為的所有參數(shù)。
OD條目通過一個16位的索引和8位的子索引進行查詢。例如，符合CANopen標準的節(jié)點OD的索引1008（子索引0）包含節(jié)點設(shè)備名稱。
具體來說，對象字典中的條目由屬性定義的：
● 索引：對象的16位地址
● 對象名稱：制造商的設(shè)備名稱
● 對象代碼：數(shù)組、變量或記錄
● 數(shù)據(jù)類型：例如VISIBLE_STRING、UNSIGNED32或記錄名稱
● 訪問： "rw"（讀/寫），"ro"（只讀）或 "wo"（只寫）
● 類別：這表明參數(shù)是強制性的還是可選的
OD標準化部分
在對象字典被分成標準化的部分中，有一些條目是強制性的，而另一些是完全可定制的。重要的是，一個設(shè)備（例如一個從站設(shè)備）的OD條目可以被另一個設(shè)備（例如一個主設(shè)備）通過CAN訪問，例如使用SDO。
這可以讓主站改變從站節(jié)點是否通過特定的輸入傳感器記錄數(shù)據(jù)，或改變從站發(fā)送心跳的頻率。閱讀電子數(shù)據(jù)表和設(shè)備配置文件可以幫助理解OD。
電子數(shù)據(jù)表(EDS)
在實踐中，配置/管理復雜的CANopen網(wǎng)絡(luò)將會用到一些合適的軟件工具。為了簡化這一點，CiA 306標準定義了一種人類可讀且和機器友好的INI文件格式，作為設(shè)備OD的"模板"--例如 "ServoMotor3000"。此EDS通常由供應(yīng)商提供，包含所有設(shè)備對象（但不包括值）的信息。
設(shè)備配置文件（DCF）
假設(shè)一家工廠購買了一臺ServoMotor3000，以整合到他們的傳送帶上。在操作過程中，操作員編輯了設(shè)備的EDS，并在EDS中添加了特定的參數(shù)值或改變了每個對象的描述名稱。這樣一來，操作者就有效地創(chuàng)建了所謂的設(shè)備配置文件（DCF）。有了這個文件，ServoMotor3000便能夠集成到現(xiàn)場的特定CANopen網(wǎng)絡(luò)中。
查看真實的EDS/DCF示例是理解CANopen對象字典的最佳方法之一，在下圖中，您可以留意EDS和DCF對象條目之間的區(qū)別以及DCF如何包含特定的參數(shù)值。
此外，我們建議到官網(wǎng)上查看CiA 306標準，通過實際的例子對OD、EDS和DCF有更深入的了解。
如前文所述，DCF通常在設(shè)備集成時創(chuàng)建。然而，經(jīng)常需要在初始配置后讀取或改變一個節(jié)點的對象值--這就是SDO服務(wù)的作用所在。
二、SDO--配置CANopen網(wǎng)絡(luò)
SDO服務(wù)允許CANopen節(jié)點通過CAN網(wǎng)絡(luò)讀取/編輯另一個節(jié)點的對象字典的值。正如在"通信模型"中提到的，SDO服務(wù)使用"客戶端/服務(wù)器"模式。具體來說，一個SDO "客戶端"與一個專門的SDO"服務(wù)器"發(fā)起通信。其目的可以是更新一個OD條目（稱為"SDO下載"）或讀取一個條目（"SDO上傳"）。在簡單的主/從網(wǎng)絡(luò)中，具有NMT主站功能的節(jié)點充當所有NMT從站節(jié)點讀取或?qū)懭肫銸D的客戶端。
示例：客戶端節(jié)點SDO下載
客戶端節(jié)點可以通過在 CAN 幀下方的廣播來啟動到節(jié)點 5 的 SDO 下載 - 這將觸發(fā)節(jié)點 5（并被其他節(jié)點忽略，見上圖）。SDO"接收"（即請求）CAN 幀如下所示：
SDO消息變量解釋
● 首先，COB-ID 605反映了"SDO接收"的使用（COB-ID 600 +節(jié)點ID）
● CCS（客戶端命令指定符）是傳輸類型（例如，1：下載，2：上傳）
● n是字節(jié)區(qū)4-7中不包含的字節(jié)數(shù)（如果e和s被設(shè)置為有效）
● e表示"加速傳輸"，且所有數(shù)據(jù)都在單個CAN幀中（如果有設(shè)置）
● s表示數(shù)據(jù)大小顯示為n（如果有設(shè)置）
● 索引（16位）和子索引（8位）反映了要訪問的OD地址
● 最后，節(jié)點5將相應(yīng)字節(jié)4-7中包含的相關(guān)數(shù)據(jù)
一旦主站節(jié)點（客戶端）發(fā)送CAN幀，從站節(jié)點5（服務(wù)器）通過COB-ID 585的"SDO傳輸"進行響應(yīng)。響應(yīng)包含索引/子索引和4個空數(shù)據(jù)字節(jié)。自然，如果客戶端節(jié)點請求上傳（即從節(jié)點5OD讀取數(shù)據(jù)），節(jié)點5將響應(yīng)字節(jié)4-7中包含的相關(guān)數(shù)據(jù)。此外，對于更大的數(shù)據(jù)場景，可以使用SDO分段/塊進行傳輸。
一般來說，SDO很靈活，但也會帶來較高的成本，這使得SDO不太適合實時操作數(shù)據(jù)。這就是PDO的用武之地。
三、PDO--操作CANopen網(wǎng)絡(luò)
CANopen的PDO服務(wù)用于在CANopen節(jié)點之間有效地共享實時操作數(shù)據(jù)。例如，PDO將攜帶來自壓力傳感器的壓力數(shù)據(jù)或來自溫度傳感器的溫度數(shù)據(jù)。原則上，SDO服務(wù)也能實現(xiàn)共享實時操作數(shù)據(jù)，但由于單個SDO響應(yīng)只能攜帶4個數(shù)據(jù)字節(jié)，出于成本原因，我們不建議這么做。
此外，假設(shè)一個主站節(jié)點需要來自節(jié)點5的兩個參數(shù)值（例如"SensTemp2"和"Torque5"）。如果通過SDO來實現(xiàn)，需要4個完整的CAN幀（2個請求和2個響應(yīng)）。相比之下，一個PDO消息可以包含8個完整的數(shù)據(jù)字節(jié)，而且它可以在一個幀內(nèi)包含多個對象參數(shù)值。因此，在SDO服務(wù)中至少需要4個報文，而在PDO服務(wù)中則可能只需要1個報文就可以完成。
PDO通常被看作是最重要的CANopen協(xié)議，因為它承載了大量的信息。下面我們將介紹CANopen的PDO服務(wù)是如何工作的。
PDO服務(wù)使用的是"消費者/生產(chǎn)者"模型。因此，生產(chǎn)者 "生產(chǎn)數(shù)據(jù)"，它使用發(fā)送PDO（TPDO）將其傳送給"消費者"（主站）。反之，它可以通過"接收PDO"（RPDO）從消費者那里接收數(shù)據(jù)。
例如，生產(chǎn)者節(jié)點可以被配置為對應(yīng)的同步觸發(fā)，例如每隔100ms廣播給消費者。然后，節(jié)點5可以在傳輸帶有COB-ID 185的PDO下廣播：
請注意這里的數(shù)據(jù)字節(jié)是如何裝入3個參數(shù)值的。這些值反映了節(jié)點5的特定OD條目的實時數(shù)據(jù)。使用這些信息的節(jié)點（消費者）需要知道如何解釋PDO數(shù)據(jù)字節(jié)。
在某種程度上，PDO服務(wù)有點像J1939 PGN和SPN，這類似于特定J1939 參數(shù)組(PG)如何在 8 個數(shù)據(jù)字節(jié)中包含多個 SPN/信號（也稱為數(shù)據(jù)參數(shù)）。J1939 CAN 幀不需要在"解碼"信息上浪費數(shù)據(jù)字節(jié)，因為相關(guān)節(jié)點（以及外部工具通過例如J1939 DBC 文件或 J1939 PDF 標準）知道這一點。問題在于，在 CANopen 中，這些"PDO 映射"通常是可配置的，并且可以在創(chuàng)建 DCF 或通過 SDO 服務(wù)期間進行更改。
四、虹科CANopen解決方案
1. 虹科CANopen數(shù)據(jù)記錄儀--CANedge2
CANopen經(jīng)常被用于倉庫中的電動叉車或自動導引車中，對CANopen數(shù)據(jù)進行監(jiān)測和分析有利于改善管理，比如監(jiān)測充電狀態(tài)有助于減少故障和改善電池壽命，并且工業(yè)機械可以通過云端的物聯(lián)網(wǎng)CAN記錄器進行監(jiān)控，根據(jù)CANopen數(shù)據(jù)預(yù)測和避免故障。此外，CAN記錄器可以作為工業(yè)機械的"黑匣子"，提供數(shù)據(jù)用于解決OEM和用戶之間的糾紛，或作為罕見問題診斷的一部分。
2. 虹科CANopen IO模塊
虹科HK-CIO系列是支持CANopen協(xié)議的遠程IO模塊，IO類型包含數(shù)字量，模擬量，高速計數(shù)器，脈沖輸出，PWM，PT100/1000等，緊湊型設(shè)計，支持DIN導軌安裝，IO與CANopen通訊之間相互電氣隔離。
3. 虹科CANopen協(xié)議開發(fā)方案
虹科CANopen源代碼實施全功能符合CiA 301標準草案，支持快速且標準地開發(fā)你的CANopen主站或從站設(shè)備，包括NMT主站（網(wǎng)絡(luò)管理）、LSS主站（層設(shè)置服務(wù)）或SDO客戶端。
