广州致远电子股份有限公司
工程技术笔记
入门教程
TN01010101 V1.00 Date:2015/10/01
CANopen 轻松入门
类别
内容
关键词
CANopen DS301
摘 要
用于初次接触 CANopen 的用户，主要以 CANopen DS301
为主要教授方向
Technical
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工程技术笔记 ©2013 Guangzhou ZHIYUAN Electronics Stock Co., Ltd.
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CANopen 轻松入门
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V1.00
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CANopen 轻松入门
目 录
1. 前言 ........................................................................................................................... 1
2. CANopen 在 ISO 层级中的位置 .............................................................................. 2
3. CANopen 协议诞生和发展 ...................................................................................... 3
4. CANopen 的预定义报文 ID 分类 ............................................................................ 5
4.1 网络管理（NMT）与特殊协议（Special protocols）报文 ID 分类 .................... 5
4.2 过程数据对象（PDO）和服务数据对象（SDO）的报文 ID 分类 ..................... 7
5. 对象字典 OD（Object dictionary) ........................................................................... 9
5.1 对象字典概述 ......................................................................................................... 10
5.2 通讯对象子协议区（Communication profile area） ............................................ 10
5.3 通用通讯对象（General communication objects） .............................................. 10
5.4 制造商特定子协议（Manufacturer-specific Profile） .......................................... 11
5.5 标准化设备子协议(Standardized profile area) ...................................................... 12
5.6 对象字典和 EDS 文件实例 ................................................................................... 12
6. 网络管理 NMT（Network management) 与 CANopen 主站 .............................. 16
6.1 NMT 节点状态 ....................................................................................................... 16
6.2 NMT 节点上线报文 ............................................................................................... 17
6.3 NMT 节点状态与心跳报文 ................................................................................... 18
6.4 NMT 节点守护 ....................................................................................................... 18
6.5 NMT 节点状态切换命令 ....................................................................................... 19
6.6 CANopen 主站设备 ................................................................................................ 20
7. 过程数据对象 PDO（Process data object) ............................................................ 22
7.1 PDO 的 CAN-ID 定义 ............................................................................................ 22
7.2 PDO 的传输形式 .................................................................................................... 23
7.3 PDO 的通信参数 .................................................................................................... 24
7.4 PDO 的映射参数 .................................................................................................... 24
8. 服务数据对象 SDO（Service data object） ......................................................... 26
8.1 通讯原则（communication principle） ................................................................. 26
8.2 快速 SDO 协议（Expedited SDO protocol） ....................................................... 27
8.3 普通 SDO 协议（Normal SDO protocol） ........................................................... 27
9. 特殊协议（Special protocols） ............................................................................. 30
9.1 同步协议（Sync protocol）................................................................................... 30
9.2 时间戳协议（Time-stamp protocol） ................................................................... 31
9.3 紧急报文协议（Emergency protocol）................................................................. 33
10. 免责声明 ............................................................................................................... 35
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CANopen 轻松入门
1. 前言
本教程适用于 CIA CANopen 协议 DS301 又名 CIA301 标准。用户须已经掌握 CAN2.0A
协议的基本知识。即基本的帧结构、ID、数据、DLC 等知识，本文不再从 CAN 底层开始
叙述。如果读者需要了解 CAN 底层，推荐北京航空航天出版社出版的《项目驱动——
CAN-bus 现场总线基础教程》。
本文由广州致远电子股份有限公司周立功、黄敏思等整理和编撰。文章引用 CANopen
协会 CiA 组织的蔡豪格主席肖像与多篇示意图，再次表示非常感谢！
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CANopen 轻松入门
2. CANopen 在 ISO 层级中的位置
从 OSI 的 7 层网络模型的角度来看同，CAN（Controller Area Network）现场总线仅仅
定义了第 1 层（物理层，见 ISO11898-2 标准）、第 2 层（数据链路层，见 ISO11898-1 标准）；
而在实际设计中，这两层完全由硬件实现，设计人员无需再为此开发相关软件（Software）
或固件（Firmware），只要了解如何调用相关的接口和寄存器，即可完成对 CAN 的控制。如
图 2.1 所示。
图 2.1 CAN 控制器结构
但 CAN 没有规定应用层。也就是没有规定与实际应用相关的逻辑，比如开关量输入输
出，模拟量输入输出。所以本身对于应用来说，是不完整的。这就像铁矿石（物理层）冶炼
成铁锭（数据链路层），然后针对具体应用，再加工做成汽车、轮船、钢筋、坦克、钢结构
建筑等等。如图 2.2 所示。
图 2.2 从物理层到应用层
因此，基本每个行业的 CAN 应用，都需要一个高层协议来定义 CAN 报文中的 11/29
位标识符、8 字节数据的使用。但在 CAN 总线的工业自动化应用中，由于设备的互通互联
的需求越来越多，所以需要一个开放的、标准化的高层协议：这个协议支持各种 CAN 厂商
设备的互用性、互换性，能够实现在 CAN 网络中提供标准的、统一的系统通讯模式，提供
设备功能描述方式，执行网络管理功能。其中包括：
应用层(Application layer)：为网络中每一个有效设备都能够提供一组有用的服务与协议。
通讯描述(Communication profile)：提供配置设备、通讯数据的含义，定义数据通讯方式。
设备描述(Device proflile)：为设备（类）增加符合规范的行为。
