CANopen協(xié)議在現場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )中的應用

1 引 言

基于現場(chǎng)總線(xiàn)的網(wǎng)絡(luò )技術(shù)研究是自動(dòng)控制領(lǐng)域發(fā)展的一個(gè)熱點(diǎn)。在各種各樣的工業(yè)現場(chǎng)總線(xiàn)中， CAN 總線(xiàn)以其成本低、速度快、實(shí)時(shí)性和可靠性較高等特點(diǎn)被快速應用于汽車(chē)電子、醫療、軍事等領(lǐng)域。但是， CAN 總線(xiàn)只定義了物理層和數據鏈路層，本身并不完整，針對這一問(wèn)題， CiA(CAN in Automation) 協(xié)會(huì )經(jīng)過(guò)不斷的發(fā)展于 1995 年發(fā)布了完整的 CANopen 協(xié)議，它不僅定義了應用層和通訊子協(xié)議，也為可編程系統、不同器件、接口、應用子協(xié)議定義了幀狀態(tài)，為基于現場(chǎng)總線(xiàn)的全數字分布式控制系統的廣泛應用和系統的一體化管理提供了解決之道。

本文以改善現場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )通訊系統的運行效率，提高實(shí)時(shí)性和信息處理能力為前提，針對并條機自調勻整控制系統中各功能模塊的作用，淺析 CAN 總線(xiàn)高層通訊協(xié)議 CANopen ，實(shí)現各功能模塊間的數據通信。通過(guò)實(shí)驗測試，證明系統工作穩定、可靠，保證了全數字分布式網(wǎng)絡(luò )系統工作的快速性、準確性和實(shí)時(shí)性。

2 CANopen 協(xié)議概述

2.1 設備模型

CANopen 協(xié)議是由 CiA 協(xié)會(huì )針對 CAN 協(xié)議的不完整性而定義出來(lái)的一個(gè)更高層次的協(xié)議――應用層協(xié)議。一個(gè) CANopen 設備模塊可以被分為 3 部分，如圖 1 所示。通信接口和協(xié)議軟件提供在總線(xiàn)上收發(fā)通信對象的服務(wù)。不同 CANopen 設備間的通信都是通過(guò)交換通信對象完成的。這一部分直接面向 CAN 控制器進(jìn)行操作。對象字典描述了設備使用的所有的數據類(lèi)型，通信對象和應用對象。對象字典位于通信程序和應用程序之間，向應用程序提供接口，應用程序對對象字典進(jìn)行操作就可以實(shí)現 CANopen 通信。應用程序包括功能部分和通信部分，通信部分通過(guò)對對象字典進(jìn)行操作實(shí)現 CANopen 通信，而功能部分則根據應用要求實(shí)現。

2.2 對象字典

對象字典 (Object Dictionary ， OD) 是一個(gè)有序的對象組，每個(gè)對象采用一個(gè) 16 位的索引值來(lái)尋址，為了允許訪(fǎng)問(wèn)數據結構中的單個(gè)元素，同時(shí)定義了一個(gè) 8 位的子索引，對象字典的結構參照表 1 ，對象字典的描述參照表 2 。

(2) 服務(wù)數據對象 (SDO) 協(xié)議用來(lái)對對象字典進(jìn)行讀寫(xiě)操作。

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