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CANCANopen学习笔记

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CANCANopen学习笔记

PART1——CAN

1 CAN 基础知识

CAN 总线是⼀种通⽤的串⾏通信协议，包含OSI ⽹络模型中的物理层和数据链路层，全部通过硬件来实现。

CAN 总线不分主从，每个节点只要需要，都可作为主站，向⽹络上其他节点发送信息。 物理层主要是通过CAN 收发器来实现。1.1 CAN 收发器

CAN 收发器安装在CAN 控制器内部，负责逻辑信号和电信号的转换，也即信息的收发。将逻辑信号转为电信号，并将其送⼊传输线；或者，将传输线的电信号转为逻辑信号。

传输线跟电线⼀样，分⼀⾼⼀低，即CANH 和CANL 。 TIPS ：电信号，指随着时间⽽变化的电压或电流CAN 收发器如图1.1所⽰。由⼀个电路进⾏控制，也意味着控制单元的某个时间段只能进⾏⼀个操作，收或者发。

图1.1 收发器原理图

开关闭合输出低电平，⽤逻辑“0”来表⽰，即显性电平； 开关断开输出⾼电平，⽤逻辑“1”来表⽰，即隐性电平。

当总线上连接有多个节点时，只要其中1个节点输出低电平，则总线激活，总线电平为低电平；总线上所有节点都输出⾼电平时，总线电平才为⾼电平，此时总线未激活。原理如图1.2所⽰。

图1.2 多节点收发器原理图1.2 CAN 总线终端电阻

CAN ⽹络中，⽹络的源端（起始节点）和末端需各安装⼀个终端电阻。注：上图所⽰电阻并⾮终端电阻。有两种接法，⼀般采⽤左图接法，如图1.3所⽰，左边⾼速，右边低速。

主要作⽤是:● 提⾼总线抗⼲扰能⼒ ● 提⾼信号质量。

通过终端电阻来消除在通信电缆中的信号反射，在通信过程中，有两种原因导致信号反射：阻抗不连续和阻抗不匹配。阻抗不连续，信号在传输线末端突然遇到电缆阻抗很⼩甚⾄没有，信号在这个地⽅就会引起反射。数据收发器与传输电缆之间的阻抗不匹配，这种原因引起的反射，主要表现在通讯线路处在空闲⽅式时，整个⽹络数据混乱，为了提⾼⽹络节点的拓扑能⼒，CAN 总线两端需要接有120Ω的抑制反射的终端电阻。

图1.3 两种终端电阻接线⽅式1.3 CAN 报⽂

CAN 总线的报⽂有5种类型，数据帧、远程帧、错误帧、过载帧和帧间隔。只介绍数据帧和远程帧。

1) 数据帧

有两种格式，即标准帧和扩展帧。帧结构如图1.4所⽰。以标准帧为例，详细介绍如下：

图1.4帧结构图

帧起始：由单个显性位“0”组成，即总线激活。

仲裁段：有CANID 和RTR 位组成。对于标准帧， CANID 为11位（扩展帧29位），通过此CANID 来规定数据帧的优先级。RTR 位，远程帧发送标识位，为1代表是远程帧，数据帧此位为0。

控制段：IDE+1个保留位+DLC ，DLC 表⽰数据段长度。 数据段：标准帧数据段长8个字节。 CRC 段：CRC 校验值存在此段。

帧起始

仲裁段

控制段

数据段CRC 段 ACK 段 帧结束

ACK段：当⼀个接收节点接收的帧起始到CRC段之间的内容没发⽣错误时，它将在ACK 段发送⼀个显性电平

帧结束：每个数据帧和远程帧均由7个隐性位“1”来标志该帧结束。2) 远程帧

当⼀个节点想要获取另⼀个节点的数据时，就发送远程帧来请求数据。CAN协议中，未在CANID中定义⽬标节点ID。此部分由应⽤层协议定义，如CANopen。另远程帧需指定数据长度。与数据帧的唯⼀区别是⽆数据段，也分为标准帧和远程帧两种格式。1.4 数据链路层

数据链路层由CAN控制器实现，负责以下操作：LLC：

●接收报⽂的选择

●过载通知

●错误恢复

MAC：

●数据的打包拆包

●帧编码

●错误检测及通知

●串并⾏转换

PART2——CANopen

1 CANopen基础知识

CANopen，⼀种架构在CAN上的⾼层通信协议，协议由通信⼦协议和设备⼦协议组成。两个协议均包含在对象字典（OD）中，如下图，对象字典中的对象通过16位的索引及8位的⼦索引来定位。

OD对象列表

CANopen完全基于CAN标准报⽂格式，细化了对CAN报⽂11位标识符的定义，其中⾼4位定义为功能码，后7位为节点ID。功能码标识报⽂类型，主要类型有NMT、SYNC、PDO、SDO等，且给报⽂定义了优先级，如下：NMT→SYNC→EMERGENCY→TIME→PDO →SDO→NMT Err Control

1.1 SDO

Service Data Object，服务器数据对象，主要⽤于对OD进⾏读写。⼀发⼀回模式，主站发送请求帧，从站回复应答帧。

写

主站发送报⽂：600H+NodeID Cs

(1Byte) Index

(2Bytes)

Subindex

(1Byte)

Data

(4Bytes)

Cs命令字随数据长度（DL）的变化⽽变化：当DL=1时，CS=2F；

DL=2时，CS=2B；

DL=3时。CS=27；DL=4时，CS=23；

If success，从站返回：

600H+NodeID 60 Index

(2Bytes) Subindex

(1Byte)

00 00 00 00

If failed，从站返回：

580H+NodeID 80 Index

(2Bytes) Subindex

(1Byte)

Error Code

读

主站发送：600H+NodeID 40 Index

(2Bytes) Subindex

(1Byte)

00 00 00 00

若读取成功，从站返回：580H+NodeID Cs Index

(2Bytes) Subindex

(1Byte)

Data

CS随数据长度变化⽽变化：当DL=1时，CS=4F；

DL=2时，CS=4B；

DL=3时，CS=47；

DL=4时，CS=43；

若失败，则从站返回：580H+NodeID 80 Index

(2Bytes) Subindex

(1Byte)

Erro code

1.2 PDO

Process Data Object，过程数据对象，⽤于传输实时过程数据。⽣产/消费者模型，PDO 的传输由事件触发，由同步报⽂（SYNC）同步触发，或者由远程帧及设备⼦协议中特定事件异步触发。PDO分为发送PDO（TPDO）和接收PDO（RPDO）。⼀条PDO中可以包含8个字节数据。

PDO在对象字典中通过通信参数及映射参数来描述。对于TPDO，通过映射参数将OD 中数据调出，与通信参数组合成报⽂，发送到CAN⽹络中。对于RPDO，接收到发来报⽂后，通过映射参数将CAN报⽂中数据存放在指定的OD条⽬中。可以说，映射参数指定具体的I/O⼝，TPDO连接Input，RPDO连接Output。

RPDO 通信参数

通信参数

包含CANID，传输类型（0-255，定义了PDO的触发⽅式），限制时间，事件计时器等参数。PDO传输类型分为同步和异步。

1) 同步：通过SYNC报⽂触发PDO传输，

周期：0-240，接收相应个数的SYNC报⽂后触发PDO；

⾮周期：指当PDO触发条件发⽣后（事件发⽣且接受到SYNC）⽴即触发PDO报⽂（0）。另⼀种为远程帧预触发（252），接受到远程帧后，在SYNC报⽂之后⽴即触发。2) 异步

远程帧触发（253）或者设备⼦协议中对象特定事件（255）触发

映射参数

指定数据所在位置，也即OD的索引和⼦索引，还有数据的长度。例如：1.3 NMT

NMT，⽹络管理。主要功能是改变CANopen节点的状态。报⽂结构如下：

11位CANID 2字节数据

0 cs Node_ID

Node_ID为⽬标节点地址，为0表⽰所有节点。cs命令字，不同命令字改变不同状态，如下表：

命令字描述功能操作后状态1(01h) Start_Remote_

Node 启动CANopen设备和PDO传输

激活输出OPERATIONAL

2(02h) Stop_Remote_

Node 停⽌PDO

使输出处于错误状态STOPPED or

PREPARED

128(80h) Enter_Pre_

Operational_State

停⽌PDO，SDO可⽤PREOPERATIONAL 129(81h) Reset_Node 初始化，所有配置重置为默认值PREOPERATIONAL130(82h) Reset_Communication 将所有通信参数重置为默认值PREOPERATIONAL

Index Subindex Object data Desciption

1601H 0 2 被映射的条⽬数量

1 64110110 对应索引6411H⼦索引01，数据长度位10位

2 64110210 对应索引6411H⼦索引02，数据长度位10位

1.4 节点保护

主从模式，主站周期发送节点保护消息（远程帧），从站返回状态信息（含1字节服务数据），具体含义见1.5。Node_ID为从站节点ID。

主站定期发送：700H+Node_ID 00

从站返回：700H+Node_ID service data(1Byte)

节点保护有⼏个参数：节点保护时间，⽣命周期因⼦和⽣命周期；节点保护时间为两次节点保护消息间隔；⽣命周期因⼦指明超过多少个节点保护时间后，若未返回信息则报错。⽣命周期等于节点保护时间和⽣命周期因⼦的乘积，超过这个时间，报错。

上述参数通过SDO进⾏配置。

从站可以识别主站关闭状态。从站若在⽣命周期内未收到节点保护数据，则假定主站失败，将Inputs设为错误状态，发送⼀条紧急消息并切换⾄pre-operational状态。

节点保护时间和⽣命周期因⼦设为0时，停⽌保护1.5 ⼼跳保护

与节点保护类似，是⼀种⽹络监控服务。与节点保护不同的是，⼼跳保护是⽣产/消费者模式，不需要NMT主站。

通过SDO配置好⽣产者⼼跳时间后，

⽣产者（producer）定期返回：700H+Node_ID Producer state (1Byte) 后六个字节保留（1-7）

Producer State可以是以下值：

00h BOOTUP

04h STOPPED

05h OPERATIONAL

7Fh PRE-OPERATIONAL

消费者（Consumer）分析来⾃⽣产者的⼼跳数据，为达到这个⽬的，消费者需要知道⽣产者的Node_ID和消费者⼼跳时间，这些数据存于OD条⽬Consumer Heatbeat Time中。也是通过SDO来设定，如下：MSB LSB

Bit 31-24 23-16 15-0 Bit

Value 00h Node_ID Consumer Heatbeat Time

超过消费者⼼跳时间后若仍未收到节点保护消息，则该⽣产者的消费者失效。

当⽣产者⼼跳时间设为0时，停⽌保护1.6 紧急报⽂

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网络上搜到的CAN错误笔记

网络上搜到的CAN错误笔记

网络上搜到的CAN错误笔记

CAN笔记再再续

1、CAN错误检测（Error Detection）

CAN网络具有严格的错误诊断功能，该功能已固化在硅片之中，一旦错误被检测，正在传送

的数据帧将会立即停止而待总线空闲时再次重发直至发送成功，该过程并不需要CPU的干涉除非

错误累计该发送器退隐（Bus Off）。CAN控制器可检测如下五种错误：

√ 位错误（Bit Check Error）

发送器在发送比特流的同时也对发出的比特流采样回收，若送出的bit与所期待的bit不合，

则会检测到一个Bit Check Error；

√ 位填充错误（Bit Stuff Error）

在需要执行位编码规则的位流序列中检测到第6个连续的极性相同的位序流时，则检测到一

个Bit Stuff Error；

√ CRC 错误（CRC Error）

发送端送出的CRC序列由发送器算出，接收器执行同样的CRC算法，若计算结果与接收到的

CRC序列不符，一个CRC Error被检测到，由发送端送出；

√ 帧格式错误（ Check Error）

当一个固定形式的位场含非法位，则检测到一个 Check Error(接收端检测到帧结束最后一位

为显性时帧错误忽略)；

√ 应答错误（Acknowledgment Error）

ACK SLOT采样为隐性，则检测到一个Acknowledgement Error；

2、CAN错误界定（Error Confinement）

CAN控制器内置两个错误计数器：Receive Error Counter及Tranmit Error Counter（错误

计数器的计数规则后附）。当某个计数器的当前值达到128时，CAN控制器将进入“Error Passive

Mode”，此时该节点仍然参与CAN通讯，检测到错误时只能发送“Error Passive Flag”，且错

误帧发送完毕重启下一个发送之前有8bits位时的挂起状态；当Tranmit Error Counter当前值

伺服电机的canopen协议例程

伺服电机的canopen协议例程

伺服电机的CANopen协议例程

一、什么是CANopen协议

1.1 CAN总线介绍

CAN（Controller Area Network）总线是一种串行通信协议，最初由德国Bosch公司开发，用于汽车电子系统之间的通信。CAN总线具有高可靠性、实时性和抗干扰能力强的特点，因此在工业控制、航空航天、机器人等领域得到了广泛应用。

1.2 CANopen协议概述

CANopen是基于CAN总线的一种高层通信协议，它定义了在CAN总线上进行设备之间通信的规范。CANopen协议提供了一套标准的通信对象和服务，使得不同厂家的设备能够方便地进行通信和集成。CANopen协议广泛应用于工业自动化领域，特别是伺服电机控制系统中。

二、伺服电机的CANopen协议应用

2.1 伺服电机控制系统简介

伺服电机是一种能够精确控制位置、速度和力矩的电机。伺服电机控制系统通常由伺服电机、驱动器和控制器组成。控制器通过发送控制指令给驱动器，驱动器再将指令转换为电机的运动控制信号，从而实现对电机的精确控制。

2.2 CANopen在伺服电机控制系统中的应用

CANopen协议在伺服电机控制系统中扮演着重要的角色。它定义了伺服电机控制系统中各个设备之间的通信方式和数据格式，使得不同厂家的伺服电机、驱动器和控制器能够进行互联互通。通过CANopen协议，控制器可以向驱动器发送位置、速度、力矩等控制指令，驱动器则将实际的运动状态反馈给控制器，实现闭环控制。

三、CANopen协议的基本原理

3.1 CANopen通信对象

CANopen协议定义了一系列通信对象，用于描述设备之间的数据交换。这些通信对象包括字典对象、PDO（Process Data Object）和SDO（Service Data Object）等。字典对象用于存储设备的配置参数和状态信息，而PDO和SDO则用于实时数据的传输。

3.2 字典对象

字典对象是CANopen协议中最基本的通信对象，它用于存储设备的配置参数和状态信息。字典对象包括对象字典和字典条目两个层次。对象字典是一个逻辑上的容器，用于存储字典条目。字典条目则是实际存储数据的单元，每个字典条目都有一个唯一的索引和一个数据类型。

canopen参数

canopen参数

canopen参数

CANopen是一种通信协议，用于控制和监控设备网络。以下是CANopen协议的一些常见参数：

1. Baud rate（波特率）：通信速率，表示每秒传输的位数。CANopen支持多种波特率，常见的有125 kbps、250 kbps和500 kbps。

2. Node ID（节点ID）：每个CANopen设备在网络中都有一个唯一的节点ID，用于区分不同的设备。节点ID的取值范围为1到127。

3. Object dictionary（对象字典）：存储了设备的配置参数和状态信息。设备的配置参数和状态信息以对象的形式存储在对象字典中，其他节点可以通过CANopen协议访问和修改这些对象。

4. PDO（Process Data Object）：用于传输实时的过程数据。PDO是CANopen网络中传输实时数据的基本单元，用于将传感器数据、执行器控制命令等实时数据在网络中传递。

5. SDO（Service Data Object）：用于传输非实时的服务数据。SDO是CANopen网络中传输非实时数据的基本单元，用于向设备发送配置参数、请求状态信息等非实时数据。

6. NMT（Network Management）：用于管理网络中的节点。NMT功能包括启动和停止节点、重置节点、配置节点等。

以上为CANopen协议的一些常见参数，不同的设备和应用场景可能会有不同的CANopen参数配置。

CANopen协议

CANopen协议

CANopen协议

⼀、CANOpen总线结构

⼴播命令

⼆、通信类型CANOpen有三种通信⽅式：

主/从通信⽅式

服务器/客户端通信⽅式

⽣产商/顾客通信⽅式2.1主/从通信⽅式（NMT）对某⼀特点功能⽽⾔，⼀个⽹络中只有⼀个主机，其他全为从机。由主机发送请求信号，从机发送相应信号（如果需要）

主机发出命令，从机作出响应，但不回送数据

主机发出命令，从机作出响应，同时回送数据确认2.2服务器/客户端通信⽅式（SDO）这种关系指发⽣在⼀个服务器和⼀个客户端之间，客户端发送命令，服务器执⾏后，回答客户端

2.3⽣产商/顾客通信⽅式（SYNC、Time Stamp、EMCY）

这种通信⽅式有Push和pull两种模式，⽹络中在这⼀个⽣产⼚，0或多个顾客。2.3.1push模式⼚商发送命令，顾客执⾏，不需回送数据

2.3.2 pull模式

⼚商发送命令，顾客执⾏，回送证实数据

三PDO传送模式PDO分为TPDO（发送PDO）与RPDO（接收PDO）两种，PDO的传送模式有两种：同步传送与异步传送。同步传送⼜分为周期传送与⾮周期传送3.1同步传送

由某⼀个同步应⽤在⽹路上周期性的发送同步对象，及发送SYNC帧，该同步应⽤可以是主机也可以是从机

PDO通信参数中的传输类型说明传送模式与触发⽅式，

TPDO：传送类型同时说明其传送率，以基本传送周期的倍数表⽰。

传送类型为0时，表⽰当某事件发⽣后，收到⼀个同步对象帧（SYNC）时，⽴刻进⾏数据传输。（⾮周期传送）

传送类型为1时，表⽰当每收到⼀次同步对象帧（SYNC）时，传送⼀次数据。（周期传送）

传送类型为n时，表⽰当每收到n次同步对象帧（SYNC）时，传送⼀次数据。（周期传送）RPDO：接收是在收到SYNC信号后，运⾏接收，独⽴于传输参数定义的传送率。

传输类型 252 为⾮周期传输，在接收到同步对象后进⾏采样但不发送，在接收到请求该数据的远程帧后发送。3.2异步传送

TPDO: 异步传送与SYNC⽆关，