can總線的淺析canopen協(xié)議-展示頁
2025-05-23 03:50本頁面
【正文】 個SYNC生產(chǎn)者，一般有多個消費(fèi)者，其網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識符優(yōu)先級很高，一般設(shè)置為0x80，基本上除了NMT優(yōu)先級最高。最近在學(xué)習(xí)CANopen協(xié)議，遇到一些小知識點，查閱后作為補(bǔ)充，記錄在此，方便以后查詢，算是讀書筆記吧。 在CAN應(yīng)用蓬勃發(fā)展的時候，我們也應(yīng)當(dāng)清醒地看到，盡管CAN協(xié)議在歐美已經(jīng)發(fā)展了20年，應(yīng)用層協(xié)議的發(fā)展也差不多有10年時間，還不能在應(yīng)用層的水平上進(jìn)一步深入，這不能不說是很遺憾的事情。在很多領(lǐng)域，如研制電動汽車和混合動力汽車的863重大課題，已經(jīng)將CAN作為標(biāo)準(zhǔn)的車內(nèi)通信協(xié)議確定下來。掌握了這兩者后，通過利用各類標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備描述就可以開發(fā)出符合國際標(biāo)準(zhǔn)的CANopen設(shè)備了。時間標(biāo)記對象將為應(yīng)用設(shè)備提供公共的時間幀參考。同步對象由同步制造者向網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行周期性廣播，該對象將提供基本的網(wǎng)絡(luò)時鐘。 另外，系統(tǒng)還定義了生命警戒時間，NMT主節(jié)點要在生命警戒時間過后向NMT從節(jié)點發(fā)送遠(yuǎn)程請求。NMT主節(jié)點將周期性地發(fā)送節(jié)點警戒對象。網(wǎng)絡(luò)管理對象(NMT) 第三類通信對象是網(wǎng)絡(luò)管理對象，包括節(jié)點警戒對象以及NMT對象。未來，CANopen將允許快速傳輸SDO，不必對傳送的每個段都進(jìn)行確認(rèn)，只要在整個對象傳送完畢后進(jìn)行確認(rèn)即可。也就是說，SDO傳送協(xié)議允許傳送任意長度的對象。 每個PDO有一個獨立的標(biāo)識符并且可能只被一個節(jié)點發(fā)送，但它可以被多于一個節(jié)點接收，這種模式被稱之為生產(chǎn)者/消費(fèi)者通信模式。進(jìn)程數(shù)據(jù)對象(PDO) 第一類通信對象為進(jìn)程數(shù)據(jù)對象。通信部分通過對對象字典進(jìn)行操作實現(xiàn)CANopen通信，而功能部分由用戶根據(jù)應(yīng)用要求實現(xiàn)。理解對象字典的概念是理解CANopen模型的關(guān)鍵。是一個CANopen設(shè)備的核心部分。這一部分直接面向CAN控制器進(jìn)行操作。 通信接口和協(xié)議軟件提供在總線上收發(fā)通信對象的服務(wù)。良好的分層和面向?qū)ο蟮脑O(shè)計思想將帶給用戶一個清晰的通信模型。 采用CANopen協(xié)議 實現(xiàn)通信 CANopen協(xié)議中包含了標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用層規(guī)范和通信規(guī)范，其通信模型如圖1所示。另外，CANopen協(xié)議是免許可證的，任何組織和個人都可以開發(fā)支持CANopen協(xié)議的設(shè)備而不用支付版稅，這也是CANopen得到迅猛發(fā)展的重要原因之一。在1995年，CIA發(fā)表了完整版的CANopen通信子協(xié)議；僅僅用了5年的時間，它已成為全歐洲最重要的嵌入式網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。 CANopen是一個基于CAL的子協(xié)議，采用面向?qū)ο蟮乃枷朐O(shè)計，具有很好的模塊化特性和很高的適應(yīng)性，通過擴(kuò)展可以適用于大量的應(yīng)用領(lǐng)域。CAL 可以被看作一個應(yīng)用CAN 方案的必要理論步驟，但在這一領(lǐng)域它不會被推廣。這些協(xié)議和規(guī)范對CAN的推廣起了很大的作用，但總體來說，協(xié)議的模塊化特性都不太好，一般只能應(yīng)用于特定的領(lǐng)域。 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)用時所采用的高層協(xié)議規(guī)范。用戶在應(yīng)用CAN協(xié)議時，必須自行定義高層協(xié)議。 圖1 CANopen協(xié)議通信模型圖2開發(fā)CAN也需要相應(yīng)的驅(qū)動程序。因此，從硬件角度看，CAN具備其它現(xiàn)場總線無法比擬的高集成化優(yōu)勢和廣泛的市場支持基礎(chǔ)。經(jīng)過20多年的發(fā)展，CAN已經(jīng)獲得了國際上各大半導(dǎo)體制造商的大力支持，據(jù)CAN最主要的推廣組織CIA(自動化CAN)統(tǒng)計，目前已經(jīng)有20余種CAN控制器和收發(fā)器可供選擇，片內(nèi)集成CAN控制器的單片機(jī)更多達(dá)100余種。 CAN在硬件成本上很具優(yōu)勢 除了性能外，和其它現(xiàn)場總線相比，CAN總線在硬件成本上也有很大優(yōu)勢。 選擇CAN總線實現(xiàn) 通信的原因 選擇CAN總線作為最佳候選者，主要是基于以下幾方面原因： CAN串行總線具有高性能 CAN的傳輸距離可以達(dá)到10公里；通信速率最高可達(dá)1Mbps；具有完善的錯誤檢測機(jī)制；采用“多重訪問沖突仲裁”機(jī)制的幀傳輸方式，可保證不丟失信息；每一幀中最多可以傳輸8個字節(jié)數(shù)據(jù)，可提供很高的實時性等等。 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，已經(jīng)不能滿足設(shè)計一個高性能、高實時性系統(tǒng)的要求。解決這一問題有多種方案，如RS232/485串行總線、CAN、ProfitBus、FF、WorldFIP、LonWorks等各類型的現(xiàn)場總線，還有嵌入式以太網(wǎng)等。文章最后部分介紹了國際上一些較先進(jìn)的CAN產(chǎn)品和開發(fā)方法。CAN總線的淺析CANopen協(xié)議摘 要： 本文分析了CAN總線的一些特點以及在國內(nèi)的的應(yīng)用狀況，提出了引入國際上通用的CAN總線高層應(yīng)用協(xié)議，以提高國內(nèi)CAN系統(tǒng)應(yīng)用水平的建議，并簡要介紹了一種CAN的高層協(xié)議—CANopen協(xié)議。 關(guān)鍵詞： CANbus協(xié)議；CANopen協(xié)議；嵌入式軟件中間件 在設(shè)計嵌入式系統(tǒng)，尤其是分布式嵌入式系統(tǒng)時，解決好系統(tǒng)各單元間可靠、有效的通信是系統(tǒng)設(shè)計成敗的關(guān)鍵，對實時性和安全可靠性要求高的網(wǎng)絡(luò)而言就更是如此。其中，盡管RS485串行總線協(xié)議的性能不高，但由于其在硬件成本以及開發(fā)簡便性上的巨大優(yōu)勢，目前仍然是國內(nèi)廣泛的總線應(yīng)用。盡管還需要實踐的證明，但筆者經(jīng)過多年的觀察和實踐，感覺到CAN總線是其中最有希望成功的。性能上的優(yōu)勢保證了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、工廠自動化、樓宇自動化等都可以看到CAN的應(yīng)用。從硬件芯片上來說，智能節(jié)點要收發(fā)信息需要一個CAN控制器和一個CAN收發(fā)器。CAN在開發(fā)成本上的優(yōu)勢也很明顯 目前，從廣泛應(yīng)用的8位/16位單片機(jī)，到DSP和32位的PowerPC、ARM等嵌入式處理器，均在芯片內(nèi)部含有CAN總線硬件接口單元。 CAN的開發(fā)平臺也比較簡單，用戶如果選擇普通單片機(jī)加上CAN控制器進(jìn)行開發(fā)，則CAN的開發(fā)平臺和普通單片機(jī)的開發(fā)平臺完全相同；如果選擇帶有片內(nèi)CAN控制器的單片機(jī)進(jìn)行開發(fā)，則只要換用支持該單片機(jī)的仿真器就可以了，其他開發(fā)設(shè)備完全相同。用戶可以自行根據(jù)選擇的CAN控制器開發(fā)驅(qū)動程序。 CANopen設(shè)備模型通過采用高層協(xié)議將CAN的應(yīng)用推向深化 和其他的現(xiàn)場總線相比，CAN只定義了物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的規(guī)范（遵循OSI標(biāo)準(zhǔn)），這種設(shè)計和CAN規(guī)范定義時的歷史條件有關(guān)，也可以使CAN能夠更廣泛地適應(yīng)不同的應(yīng)用條件，但必然給用戶應(yīng)用帶來一些不便。 如何將CAN協(xié)議的應(yīng)用推向更深的層次，同時滿足產(chǎn)品的兼容和互操作性？國際上通行的辦法是
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