文库资料 ©2017 Guangzhou ZHIYUAN Electronics Stock Co., Ltd.第6章 CAN 总线应用层协议——CANopen1.1 CANopen 主站设备的实现上文介绍了CANopen 协议转换模块——XGate-COP10和基于该模块设计的I/O 设备，本章节中将介绍CANopen 网络中具有主站功能的设备如何开发。
尽管在CiA 组织的CANopen 规范中没有明确的定义主站设备和从站设备，但大家还是习惯把具有网络管理（NMT ）能力的CANopen 设备称之为CANopen 主站设备。
除此之外CANopen 主站还应具有服务数据（SDO ）客户端功能，这样CANopen 主站能够控制以及访问网络中的所有CANopen 从站。
PCI-5010-P 就是具有这些功能的CANopen 主站板卡（PCI 接口），下文将介绍如何基于该产品快速实现功能强大的CANopen 主站设备。
1.1.1 CANopen 网络的拓扑结构 一个CANopen 网络中的主站设备管理着其它的从站设备，而且一个网络只允许有一个CANopen 主站设备和最多127个从站设备存在。
图6.1所示为PCI-5010-P 在CANopen 网络中的典型应用形式。
1.1.2 PCI-5010-P CANopen 主站卡简介PCI-5010-P 系列工业级CAN 通信卡支持CANopen 主站协议，支持CiA 建议的标准波特率以及自定义波特率，并提供多个操作系统的设备驱动、工具软件等，能真正的满足客户的各种应用需求，为工业通信CANopen 网络提供了可靠性、高效率的解决方案，在计算机中的硬件与软件结构如图6.2所示。
图6.2 PCI-5010-P 在计算机中的硬件与软件结构PCI-5010-P 具有如下特性：用PCI 总线，兼容PCI 2.2规范；图6.1 PCI-5010-P 在CANopen 网络中的结构文库资料 ©2017 Guangzhou ZHIYUAN Electronics Stock Co., Ltd.● 支持CAN2.0A 协议； ● 支持CANopen 协议；● 符合ISO/DIS 11898-2 规范；● 集成1路电气完全隔离的CAN 通道； ● DC 2500V 电气隔离保护； ● 增强ESD/EMI 性能；● 遵守工业应用规范。
CANopen使⽤⼿册（V1.00）CAN open使⽤⼿册ProNet伺服驱动器ESTUN修订记录⽇期修订版本描述作者2009/4/25 1.00 初稿完成移振华2009/9/22 1.00 增加第8章移振华—— ⽬录 ——1、概述 (5)1.1 CAN 主要相关⽂档 (5)1.2 本⼿册使⽤的术语和缩语 (5)1.3 CANopen概述 (6)2、接线和连接 (7)3、CANopen通讯 (8)3.1 CAN标识符分配表 (9)3.2 服务数据对象SDO (10)3.3 过程数据对象PDO (12)3.3.1 PDO参数 (14)3.4 SYNC报⽂ (20)3.5 Emergency报⽂ (21)3.6 HEARTBEAT报⽂ (23)3.7⽹络管理（NMT） (24)4、单位换算单元（Factor Group） (26)4.1 单位换算相关参数 (27)4.1.1 position factor (27)4.1.2 velocity factor (29)4.1.3 acceleration factor (30)5、位置控制功能 (31)5.1 位置控制相关参数 (33)6、设备控制 (35)6.1 控制状态机 (35)6.2 设备控制相关参数 (36)6.2.1 controlword (37)6.2.2 statusword (38)6.2.3 shutdown_option_code (39)6.2.4 disable_operation_option_code (40)6.2.5 quick_stop_option_code (40)6.2.6 halt_option_code (41)6.2.7 fault_reaction_option_code (41)7、控制模式 (42)7.1 控制模式相关参数 (42)7.1.1 modes_of_operation (42)7.1.2 modes_of_operation_display (43)7.2 回零模式（HOMING MODE） (44)7.2.1 回零模式的控制字 (44)7.2.2 回零模式的状态字 (44)7.2.3 回零模式相关参数 (45)7.2.4 回零⽅法 (47)7.3 速度控制模式（PROFILE VELOCITY MODE） (49) 7.3.1速度模式的控制字 (49)7.3.2 速度模式的状态字 (49)7.3.3 速度控制模式相关参数 (49)7.4 位置控制模式（PROFILE POSITION MODE） (53) 7.4.1 位置模式的控制字 (53)7.4.2 位置模式的状态字 (53)7.4.3 位置控制相关参数 (54)7.4.4 功能描述 (56)8、CAN通讯相关参数 (58)附录对象字典表 (59)1、概述1.1 CAN 主要相关⽂档Document Name Source 3014.01: CiAVDSCiACANopen Communication Profilefor Industrial Systems - based on CALCiA DSP 402 V 2.0: CiACANopen Device Profile1.2 本⼿册使⽤的术语和缩语CAN控制器局域⽹CiA在⾃动化国际⽤户和制造商协会中的 CAN。
CANopen总线技术在CAN总线协议飞速发展的20年中，很多领域都制定了CAN在该领域应用时所采用的高层协议规范。
其中，比较著名的有美国汽车工程师协会(SAE)制定的车内通信规范J1939等。
这些协议和规范对CAN的推广起了很大的作用，但总体来说，协议的模块化特性都不太好，一般只能应用于特定的领域。
为了能够把CAN推广到更多的领域，欧洲一些公司推出了CAL(应用层CAN)协议，尽管CAL在理论上正确，并在工业上可以投入应用，但每个用户都必须设计一个新的子协议，因为CAL 是一个真正的应用层协议。
CAL 可以被看作一个应用CAN 方案的必要理论步骤，但在这一领域它不会被推广。
从1993 年起，由Bosch公司领导的一个欧洲机构研究出一个协议原型，由此发展成为CANopen规范。
CANopen是一个基于CAL的子协议，采用面向对象的思想设计，具有很好的模块化特性和很高的适应性，通过扩展可以适用于大量的应用领域。
在CANopen规范基本完成之后，Bosch将其移交给CIA组织，由其进行维护与发展。
在1995年，CIA发表了完整版的CANopen通信子协议；仅仅用了5年的时间，它已成为全欧洲最重要的嵌入式网络标准。
CANopen不仅定义了应用层和通信子协议，而且为可编程系统、不同器件、接口、应用子协议定义了大量的行规，遵循这些行规开发出的CANopen设备将能够实现不同公司产品间的互操作。
另外，CANopen协议是免许可证的，任何组织和个人都可以开发支持CANopen协议的设备而不用支付版税，这也是CANopen得到迅猛发展的重要原因之一。
CANopen目前已在汽车工业控制系统，公共交通运输系统，医疗设备，海运电子设备和建筑自动化系统中取得了广泛的应用，是将CAN应用推向深化的理想选择。
采用CANopen协议实现通信CANopen协议中包含了标准的应用层规范和通信规范，其通信模型如图1所示。
在CANopen的应用层，设备间通过相互交换通信对象进行通信。
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。
