CANopen应用层与通信协议详解

"CIA301协议.pdf" CIA301协议，全称为CANopen应用层和通信协议，是CAN（Controller Area Network）网络上的一种广泛应用的高层通信协议。CANopen是基于ISO OSI模型的七层网络模型，主要用于工业自动化、车载网络和其他嵌入式系统中的设备通信。该协议由CANinAutomation (CiA) 组织制定，并且经过多次修订以适应不断变化的技术需求。 1. **CANopen概述** CANopen是CiA301标准的核心，它定义了设备如何在CAN网络上进行通信，包括数据传输、网络管理、错误处理以及设备配置。该协议提供了一种标准化的方式来实现不同厂商设备之间的互操作性。 2. **版本历史** CIA301协议自1994年发布以来，经历了多个版本的迭代。从1.0到4.2版本，每次更新都对协议进行了改进，增加了新的功能，修复了已知问题，例如定义了供应商ID、澄清了访问类型定义，以及扩展了支持的CAN物理层。 3. **协议结构** CANopen基于OSI模型的第1层（物理层）、第2层（数据链路层）之上，主要关注第7层（应用层）。应用层包括设备对象字典、通信服务数据单元（COB-ID）、网络管理、错误处理和实时传输机制。 4. **对象字典** 对象字典是CANopen设备配置和通信的基础，它存储了设备的所有参数和状态。每个设备都有一个唯一的4字节COB-ID，用于识别网络中的节点和数据。 5. **网络管理** 网络管理包括设备的启动、停止、配置和故障检测。NMT（Network Management Transport）服务用于控制设备的状态，如预操作、操作和停止。 6. **过程数据对象(PDO)** PDO用于传输实时数据，分为传输型PDO和映射型PDO，用于快速、直接的数据交换。 7. **服务数据对象(SDO)** SDO用于配置设备参数和读取诊断信息，它是异步的，支持双向通信。 8. **通信服务** 除了PDO和SDO，CANopen还定义了其他服务，如心跳生产者/消费者、时间同步和紧急消息，这些服务确保了网络的稳定运行和高效通信。 9. **专利和许可** CiA提醒用户注意，CIA301协议可能涉及到专利权。尽管技术规范是免费提供的，但不提供任何明示或暗示的保证。用户应自行承担使用协议可能带来的风险。 10. **使用限制** 未经许可，不得复制或以任何形式使用本出版物的内容。CiA成员或CANopen供应商ID持有者才可使用CANopen和CiA注册商标。 总结来说，CIA301协议是CANopen协议的核心，它为CAN网络提供了一套全面的通信规则，确保了设备间的一致性和兼容性。随着时间的推移，该协议不断演进以满足不断增长的工业自动化需求。