CAN及CANOpen的分析

目录

1. CAN及CANOPen的概述 (2)

1.1 CAN及CANopen的基本概念 (2)

1.2 CAN优势 (2)

1.3 CAN的硬件概述 (3)

1.3 硬件说明 (3)

2. 协议介绍 (5)

2.1 模型介绍 (5)

2.2 CANopen协议 (5)

2.3 CANopen (5)

2.3.1 对象字典 (6)

2.3.2 CANopen通讯 (8)

2.4 CANopen 专有名词 (10)

1. CAN及CANOPen的概述

1.1CAN及CANopen的基本概念

CAN：最早的现场总线、最广泛应用的现场总线。

CAN 现场总线技术是集自动控制技术、通讯技术、传感技术、计算机技术、诊断技术、微电子技术、网络技术等于一体，是个革命性的技术，正被广泛应用于自动化各个领域。

CANopen是CIA 定义的最为成功的 CAN 应用层协议，在基于 CAN 的自动化系统中居于领导地位， CANOpen是一种架构在控制局域网路（Controller Area Network, CAN）上的高层通讯协定，包括通讯子协定及设备子协定。CANopen 实现了OSI模型中的网络层以上（包括网络层）的协定。CANopen 标准包括寻址方案、数个小的通讯子协定及由设备子协定所定义的应用层。

1.2CAN优势

1.节约布线成本，减少布线时间，减小出错机率（对于大型设备尤为突出，如果当驱动器、变频器、传感器等放置到现场的话，可以节省大量的电缆费用）

2. 实时性更高（比传递 485 通讯速度大大提高，是 485 通讯速度的 100 倍左右，且避免了 485 通讯方式的多控制器之间交换方式，直接由一个 PLC 来协调处理，实时性大为提高）

3. 物理层非常稳定

4. CAN产品尺寸小，节省空间

5. 价格低

6.高速的数据传输速率高达 1Mbit/s

7.CAN 协议最大的特点是废除了传统的站地址编码，代之以对数据通信数据块进行编码，可以多主方式工作；

8. CAN 采用非破坏性仲裁技术，当两个节点同时向网络上传送数据时，优先级低的节点主动停止数据发送，而优先级高的节点可不受影响地继续传输数据，有效避免了总线冲突

9.任何一个节点均可自动发送报文，不需主站询问；

10.可根据报文的 ID 决定接收或屏蔽该报文

11.可靠的错误处理和检错机制

12.可选择对网络进行三种操作：无处理、停止故障从站、停止整个网络

13.CAN 节点在错误严重的情况下，具有自动关闭总线的功能，切断它与总线的联系，以使总线上其它操作不受影响

14.发送的信息遭到破坏后可自动重发

15.节点在错误严重的情况下具有自动退出总线的功能

16.报文不包含源地址或目标地址，仅用标识符来指示功能信息优先级信息

17.CAN 可以点对点、一点对多点（成组）及全局广播集中方式传送和接受数据；1.3CAN的硬件概述

1.3硬件说明

CAN 总线物理层没有严格规定，能够使用多种物理介质例如双绞线光纤等，最常用的就是双绞线信号，使用差分电压传送（常用总线收发器），两条信号线被称为CAN_H 和CAN_L ，静态时均是 2.5V 左右，此时状态表示为逻辑 1，也可以叫做隐位，用CAN_H 比CAN_L 高表示逻辑 0 ，称为显位，此时通常电压值为 CAN_H = 3.5V 和 CAN_L=1.5V，竞争时显位优先。标准 CAN 从站 CAN 通讯接口图：

图1.3.1九针接头

注意：

1、所有从站的

2、7 脚直接相接即可，采用串连的方式接线,不能采用星型连接方式；

2、PLC 端和最后一个负载端需要借 120 欧姆的终端电阻；

3、通讯电缆请采用屏蔽线，并做好接地处理（短距离通讯时 3 脚地线可以不接，但是长距离、高波特率通讯时建议把 3 脚接地）；

4、各种波特率所能够通讯的最长距离：

图1.3.2通讯距离

图1.3.3通讯连接举例

2.协议介绍

2.1 模型介绍

从OSI网络模型的角度来看同，现场总线网络一般只实现了第1层（物理层）、第2层（数据链路层）、第7层（应用层）。因为现场总线通常只包括一个网段，因此不需要第3层（传输层）和第4层（网络层），也不需要第5层（会话层）第6层（描述层）的作用。CAN（Controller Area Network）现场总线仅仅定义了第1层、第2层（见ISO11898标准）；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）。同时，CAN只定义物理层和数据链路层，没有规定应用层，本身并不完整，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。而且，基于CAN总线的工业自动化应用中，越来越需要一个开放的、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。

a) 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。

b) 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。

c) 设备描述（Device proflile）：为设备（类）增加符合规范的行为。

2.2CANopen协议

CAN-in-Automation(CiA)定义的标准之一，并且在发布后不久就获得了广泛的承认。尤其是在欧洲，CANopen协议被认为是在基于CAN的工业系统中占领导地位的标准。大多数重要的设备类型，例如数字和模拟的输入输出模块、驱动设备、操作设备、控制器、可编程控制器或编码器，都在称为“设备描述”的协议中进行描述；“设备描述”定义了不同类型的标准设备及其相应的功能。

2.3 CANopen

一个CANopen设备至少应该具有（最小能力设备）：