【正文】 和建筑自動(dòng)化系統(tǒng)中取得了廣泛的應(yīng)用，是將CAN應(yīng)用推向深化的理想選擇。為了能夠把CAN推廣到更多的領(lǐng)域，歐洲一些公司推出了CAL(應(yīng)用層CAN)協(xié)議，盡管CAL在理論上正確，并在工業(yè)上可以投入應(yīng)用，但每個(gè)用戶都必須設(shè)計(jì)一個(gè)新的子協(xié)議，因?yàn)镃AL 是一個(gè)真正的應(yīng)用層協(xié)議。用戶可以自行根據(jù)選擇的CAN控制器開發(fā)驅(qū)動(dòng)程序。性能上的優(yōu)勢(shì)保證了CAN可以應(yīng)用在很多的領(lǐng)域，在汽車工業(yè)、船舶運(yùn)輸、機(jī)械控制、工廠自動(dòng)化、樓宇自動(dòng)化等都可以看到CAN的應(yīng)用。 要： 本文分析了CAN總線的一些特點(diǎn)以及在國(guó)內(nèi)的的應(yīng)用狀況，提出了引入國(guó)際上通用的CAN總線高層應(yīng)用協(xié)議，以提高國(guó)內(nèi)CAN系統(tǒng)應(yīng)用水平的建議，并簡(jiǎn)要介紹了一種CAN的高層協(xié)議—CANopen協(xié)議。 隨著嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的發(fā)展，RS485性能上的不足逐漸顯露出來(lái)，已經(jīng)不能滿足設(shè)計(jì)一個(gè)高性能、高實(shí)時(shí)性系統(tǒng)的要求。因此，從硬件角度看，CAN具備其它現(xiàn)場(chǎng)總線無(wú)法比擬的高集成化優(yōu)勢(shì)和廣泛的市場(chǎng)支持基礎(chǔ)。 在CAN總線協(xié)議飛速發(fā)展的20年中，很多領(lǐng)域都制定了CAN在該領(lǐng)域應(yīng)用時(shí)所采用的高層協(xié)議規(guī)范。在1995年，CIA發(fā)表了完整版的CANopen通信子協(xié)議；僅僅用了5年的時(shí)間，它已成為全歐洲最重要的嵌入式網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。 通信接口和協(xié)議軟件提供在總線上收發(fā)通信對(duì)象的服務(wù)。通信部分通過(guò)對(duì)對(duì)象字典進(jìn)行操作實(shí)現(xiàn)CANopen通信，而功能部分由用戶根據(jù)應(yīng)用要求實(shí)現(xiàn)。也就是說(shuō)，SDO傳送協(xié)議允許傳送任意長(zhǎng)度的對(duì)象。另外，系統(tǒng)還定義了生命警戒時(shí)間，NMT主節(jié)點(diǎn)要在生命警戒時(shí)間過(guò)后向NMT從節(jié)點(diǎn)發(fā)送遠(yuǎn)程請(qǐng)求。掌握了這兩者后，通過(guò)利用各類標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備描述就可以開發(fā)出符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的CANopen設(shè)備了。SYNC屬于生產(chǎn)/消費(fèi)型通訊方式，網(wǎng)絡(luò)中有且只有一個(gè)SYNC生產(chǎn)者，一般有多個(gè)消費(fèi)者，其網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)符優(yōu)先級(jí)很高，一般設(shè)置為0x80，基本上除了NMT優(yōu)先級(jí)最高。這里要注意和我們熟知的以太網(wǎng)FTP不同，SDO的上傳和下載正好與之相反，F(xiàn)TP是從client的角度出發(fā)去理解上傳和下載，SDO是以server的角度去理解的，從服務(wù)器上獲得數(shù)據(jù)即對(duì)對(duì)象字典進(jìn)行讀操作叫做上傳，往服務(wù)器上寫數(shù)據(jù)即對(duì)對(duì)象字典進(jìn)行寫操作叫做下載。首先SDO發(fā)起節(jié)點(diǎn)(SDO client)收集足夠的信息，建立一個(gè)SDO線程，說(shuō)白了就是初始化SDO線程參數(shù)表，將收集的信息以特定格式放入?yún)?shù)表，形成一幀SDO請(qǐng)求，發(fā)送出去。SDO線程參數(shù)表可以說(shuō)是SDO線程的核心，所有SDO線程的建立、刪除和SDO通訊都要涉及到這個(gè)參數(shù)表。其它的不管，本文現(xiàn)只討論怎么利用單片機(jī)的資源去盡量滿足OD的存儲(chǔ)需求。2． 過(guò)程數(shù)據(jù)對(duì)象。好了初始化完成，開始運(yùn)行，因?yàn)樗蠴D數(shù)據(jù)都load到RAM中，因此OD對(duì)外可以提供統(tǒng)一快速的數(shù)據(jù)服務(wù)接口，外部的讀操作就是直接讀RAM，寫則是先寫RAM映像，然后再判斷如果是OD的系統(tǒng)配置參數(shù)那一類則同時(shí)更新EEPROM。CANopen網(wǎng)絡(luò)中同時(shí)只能有一個(gè)節(jié)點(diǎn)能提供LSS Master服務(wù)，并且該節(jié)點(diǎn)同時(shí)也必須是NMT Master。設(shè)置網(wǎng)絡(luò)波特率要復(fù)雜一些，步驟如下：1. 將網(wǎng)絡(luò)上所有LSS Slave切換到配置狀態(tài)，通過(guò)‘switch Mode Global’服務(wù)實(shí)現(xiàn)。各節(jié)點(diǎn)處理位定時(shí)激活命令需要的時(shí)間可能不同，而且激活命令之前的的報(bào)文可能還在節(jié)點(diǎn)的接收隊(duì)列中。SDO既然稱之為服務(wù)，那就要有服務(wù)的提供者和使用者，提供者就是SDO server，使用者就是SDO client，在CANopen網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)都要有一個(gè)SDO server，因?yàn)槊總€(gè)節(jié)點(diǎn)的對(duì)象字典大部分對(duì)象都是通過(guò)SDO來(lái)訪問(wèn)的，對(duì)象字典的被訪問(wèn)，提供所請(qǐng)求的服務(wù)當(dāng)然要有個(gè)SDO server。3. SYNC發(fā)出后，需要發(fā)送數(shù)據(jù)的PDO要在規(guī)定時(shí)間段內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)，這個(gè)時(shí)間段叫做時(shí)間窗口(對(duì)象1006H指定)，要小于SYNC節(jié)拍周期，以便每個(gè)周期留一定時(shí)間來(lái)進(jìn)行其他類型的網(wǎng)絡(luò)通訊。這里要注意和我們熟知的以太網(wǎng)FTP不同，SDO的上傳和下載正好與之相反，F(xiàn)TP是從client的角度出發(fā)去理解上傳和下載，SDO是以server的角度去理解的，從服務(wù)器上獲得數(shù)據(jù)即對(duì)對(duì)象字典進(jìn)行讀操作叫做上傳，往服務(wù)器上寫數(shù)據(jù)即對(duì)對(duì)象字典進(jìn)行寫操作叫做下載。因此swith_delay要比網(wǎng)絡(luò)上任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)的處理時(shí)間都要長(zhǎng)，這樣才能避免一個(gè)節(jié)點(diǎn)已經(jīng)改變了波特率，而另一個(gè)節(jié)點(diǎn)還在以舊的波特率工作。3. 通過(guò)‘Activate Bit Timing Parameters’服務(wù)激活新設(shè)置。假設(shè)網(wǎng)絡(luò)上除了主節(jié)點(diǎn)之外，其他節(jié)點(diǎn)都是無(wú)地址的，那么它根據(jù)什么去設(shè)置各節(jié)點(diǎn)地址呢？答案是LSS地址，這跟節(jié)點(diǎn)的地址可不同，它理論上是全球唯一的，那么這個(gè)地址到底是什么呢？答案是對(duì)象字典1018H的內(nèi)容，包括vendorid(制造商ID)、productcode(產(chǎn)品碼)、revisionnumber（修訂碼）和serialnumber（序列號(hào)），這幾個(gè)加起來(lái)就全球唯一了吧。上面方案優(yōu)點(diǎn)是在滿足OD需求的前提下能夠提供統(tǒng)一快速的OD訪問(wèn)接口；能夠及時(shí)存儲(chǔ)非易失性數(shù)據(jù)；并能在軟件上實(shí)現(xiàn)恢復(fù)出廠設(shè)置的操作而不增加額外的出廠設(shè)置備份空間(在EEPROM中置一標(biāo)志就行了，自己去想)。例如，采集的模擬量、待輸出的開關(guān)量。話是這么說(shuō)，但實(shí)際上問(wèn)題很多，羅列如下：1． 對(duì)協(xié)議棧只讀并不表示對(duì)應(yīng)用程序只讀。一次SDO訪問(wèn)是這樣完成的。如果在這個(gè)過(guò)程中，SDO server 和SDO client所在節(jié)點(diǎn)有收到其他節(jié)點(diǎn)的SDO請(qǐng)求或需要通過(guò)SDO請(qǐng)求其它節(jié)點(diǎn)，則新建SDO線程來(lái)實(shí)現(xiàn)，跟上面的步驟一樣，這樣就可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)SDO server和SDO client服務(wù)都得到實(shí)現(xiàn)而互不干擾，相當(dāng)于雙向多線鐵路，可比單線爽多了。注意，這里的線程可不是操作系統(tǒng)提供的多線程技術(shù)，況且為保證協(xié)議棧良好的移植性，在CANopen協(xié)議棧核心代碼里中也不好去調(diào)與操作系統(tǒng)相關(guān)的庫(kù)函數(shù)。在CANopen網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用SYNC要注意以下幾點(diǎn)：1. SYNC并不是主節(jié)點(diǎn)必須的功能，不一定要和NMT放在同一節(jié)點(diǎn)上，實(shí)際網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中可以在網(wǎng)絡(luò)中找一個(gè)任務(wù)較少、實(shí)時(shí)性好的節(jié)點(diǎn)來(lái)作為SYNC生產(chǎn)者，SYNC消費(fèi)者可以有多個(gè)，但是生產(chǎn)者同時(shí)只能有一個(gè)存在。在很多領(lǐng)域，如研制電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車的863重大課題，已經(jīng)將CAN作為標(biāo)準(zhǔn)