3 CANopen對象字典
　　CANopen對象字典OD(Object Dictionary)是CANopen協(xié)議最為核心的概念。所謂的對象字典就是一個有序的對象組，每個對象采用一個16位的索引值來尋址，這個索引值通常被稱為索引，其范圍在0x1000～0x9FFF之間。為了允許訪問數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的單個元素，同時也定義了一個8位的索引值，這個索引值通常被稱為子索引。
　　每個CANopen設(shè)備都有一個對象字典，對象字典包含了描述這個設(shè)備和它的網(wǎng)絡(luò)行為的所有參數(shù)，對象字典通常用電子數(shù)據(jù)文檔EDS（Electronic Data Sheet）來記錄這些參數(shù)，而不需要把這些參數(shù)記錄在紙上。對于CANopen網(wǎng)絡(luò)中的主節(jié)點(diǎn)來說，不需要對CANopen從節(jié)點(diǎn)的每個對象字典項(xiàng)都訪問。
　　CANopen對象字典中的項(xiàng)由一系列子協(xié)議來描述。子協(xié)議為對象字典中的每個對象都描述了它的功能、名字、索引、子索引、數(shù)據(jù)類型，以及這個對象是否必需、讀寫屬性等等，這樣可保證不同廠商的同類型設(shè)備兼容。
　　CANopen協(xié)議的核心描述子協(xié)議是DS301，其包括了CANopen協(xié)議應(yīng)用層及通信結(jié)構(gòu)描述，其他的協(xié)議子協(xié)議都是對DS301協(xié)議描述文本的補(bǔ)充與擴(kuò)展。在不同的應(yīng)用行業(yè)都會起草一份CANopen設(shè)備子協(xié)議，子協(xié)議編號一般是DS4xx。
　　CANopen協(xié)議包含了許多的子協(xié)議，其主要劃分為以下三類：
　　(1)通信子協(xié)議（Communication Profile）
　　通信子協(xié)議，描述對象字典的主要形式和對象字典中的通信對象以及參數(shù)。這個子協(xié)議適用所有的CANopen設(shè)備，其索引值范圍從0x1000~0x1FFF。
　　(2)制造商自定義子協(xié)議（Manufacturer-specific Profile）
　　制造商自定義子協(xié)議，對于在設(shè)備子協(xié)議中未定義的特殊功能，制造商可以在此區(qū)域根據(jù)需求定義對象字典對象。因此這個區(qū)域?qū)τ诓煌膹S商來說，相同的對象字典項(xiàng)其定義不一定相同，其索引值范圍為0x2000~0x5FFF。
　　(3)設(shè)備子協(xié)議(Device Profile)
　　設(shè)備子協(xié)議，為各種不同類型的設(shè)備定義對象字典中的對象。目前已有十幾種為不同類型的設(shè)備定義的子協(xié)議，例如DS401、DS402、DS406等，其索引值范圍為0x6000～0x9FFF。
4 CANopen通信
　　在CANopen協(xié)議中主要定義了管理報(bào)文對象NMT(Network Management)、服務(wù)數(shù)據(jù)對象SDO(Service Data Object)、過程數(shù)據(jù)對象PDO(Process Data Object)、預(yù)定義報(bào)文或特殊功能對象等四種對象。
　　(1)管理報(bào)文NMT
　　管理報(bào)文負(fù)責(zé)層管理、網(wǎng)絡(luò)管理和ID分配服務(wù)，例如，初始化、配置和網(wǎng)絡(luò)管理（其中包括節(jié)點(diǎn)保護(hù)）。網(wǎng)絡(luò)管理中，同一個網(wǎng)絡(luò)中只允許有一個主節(jié)點(diǎn)及一個或多個從節(jié)點(diǎn)，并遵循主從模式。
　　(2)服務(wù)數(shù)據(jù)對象SDO
　　SDO主要用于主節(jié)點(diǎn)對從節(jié)點(diǎn)的參數(shù)配置。服務(wù)確認(rèn)是SDO的最大特點(diǎn)，為每個消息都生成一個應(yīng)答，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。在一個CANopen系統(tǒng)中，通常CANopen從節(jié)點(diǎn)作為SDO服務(wù)器，CANopen主節(jié)點(diǎn)作為客戶端?？蛻舳送ㄟ^索引和子索引，能夠訪問數(shù)據(jù)服務(wù)器上的對象字典。這樣CANopen主節(jié)點(diǎn)可以訪問從節(jié)點(diǎn)的任意對象字典項(xiàng)的參數(shù)，并且SDO也可以傳輸任何長度的數(shù)據(jù)（當(dāng)數(shù)據(jù)長度超過4 B時就拆分成多個報(bào)文來傳輸）。
　　(3)過程數(shù)據(jù)對象PDO
　　PDO用來傳輸實(shí)時數(shù)據(jù)，其傳輸模型為生產(chǎn)者消費(fèi)者模型，如圖2所示。數(shù)據(jù)長度被限制為1~8 B。PDO通信對象具有如下的特點(diǎn)：

　　①PDO通信沒有協(xié)議規(guī)定，PDO數(shù)據(jù)內(nèi)容由它的CAN-ID（也可稱為COB-ID）定義。
　?、诿總€PDO在對象字典中用2個對象描述：
　　· PDO通信參數(shù)，該通信參數(shù)定義了該設(shè)備所使用的COB-ID、傳輸類型、定時周期；
　　· PDO映射參數(shù)，映射參數(shù)包含了一個對象字典中的對象列表，這些對象映射到相應(yīng)的PDO，其中包括數(shù)據(jù)的長度（單位為bit），對于生產(chǎn)者和消費(fèi)者都必須要知道這個映射參數(shù)，才能夠正確地解釋PDO內(nèi)容。
?　?、跴DO消息內(nèi)容是預(yù)定義的，如果PDO支持可變PDO映射，那么該P(yáng)DO可以通過SDO進(jìn)行配置。
　?、躊DO可以有多種傳輸方式：
　　· 同步傳輸（通過接收同步對象實(shí)現(xiàn)同步），同步傳輸又可分為非周期和周期傳輸。非周期傳輸是由遠(yuǎn)程幀預(yù)觸發(fā)或者由設(shè)備子協(xié)議中規(guī)定的對象特定事件預(yù)觸發(fā)傳送。周期傳輸則是通過接收同步對象（SYNC）來實(shí)現(xiàn)，可以設(shè)置1～240個同步對象觸發(fā)。
　　· 異步傳輸(由特定事件觸發(fā))，其觸發(fā)方式可有兩種，第一種是通過發(fā)送與PDO的COB-ID相同的遠(yuǎn)程幀來觸發(fā)PDO的發(fā)送，第二種是由設(shè)備子協(xié)議中規(guī)定的對象特定事件來觸發(fā)（例如定時傳輸、數(shù)據(jù)變化傳輸?shù)龋?BR>　　(4)預(yù)定義報(bào)文或特殊功能對象
　　預(yù)定義報(bào)文或特殊功能對象為CANopen設(shè)備提供特定的功能，方便CANopen主站對從站管理。在CANopen協(xié)議中，已經(jīng)為特殊的功能預(yù)定義了COB-ID，其主要有以下幾種特殊報(bào)文：
　?、偻剑⊿YNC），該報(bào)文對象主要實(shí)現(xiàn)整個網(wǎng)絡(luò)的同步傳輸，每個節(jié)點(diǎn)都以該同步報(bào)文作為PDO觸發(fā)參數(shù)，因此該同步報(bào)文的COB-ID具有比較高的優(yōu)先級以及最短的傳輸時間；
　?、跁r間標(biāo)記對象(Time Stamp)，為各個節(jié)點(diǎn)提供公共的時間參考；
　　③緊急事件對象（Emergency），當(dāng)設(shè)備內(nèi)部發(fā)生錯誤觸發(fā)該對象，即發(fā)送設(shè)備內(nèi)部錯誤代碼；
　?、芄?jié)點(diǎn)/壽命保護(hù)（Node/Life Guarding），主節(jié)點(diǎn)可通過節(jié)點(diǎn)保護(hù)方式獲取從節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)，從節(jié)點(diǎn)可通過壽命保護(hù)方式獲取主節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)；
　?、輪訄?bào)文對象（Boot-up），從節(jié)點(diǎn)初始化完成后向網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送該對象，并進(jìn)入到預(yù)操作狀態(tài)。
5 CANopen預(yù)定義連接集
　　CANopen預(yù)定義連接是為了減少網(wǎng)絡(luò)的組態(tài)工作量，定義了強(qiáng)制性的缺省標(biāo)識符（CAN-ID）分配表，該分配表是基于11位CAN-ID的標(biāo)準(zhǔn)幀格式。將其劃分為4位的功能碼和7位的節(jié)點(diǎn)號（Node-ID）。如圖3所示，在CANopen中也通常把CAN-ID稱為COB-ID（通信對象編號）。

　　其中節(jié)點(diǎn)號由系統(tǒng)集成商給定，每個CANopen設(shè)備都需要分配一個節(jié)點(diǎn)號，節(jié)點(diǎn)號的范圍為1~127（0不允許被使用）。預(yù)定義連接集定義了4個接收PDO（Receive-PDO）、4個發(fā)送PDO（Transmit-PDO）、1個SDO(占用2個CAN-ID)、1個緊急對象和1個節(jié)點(diǎn)錯誤控制(Node-Error-Control)ID。也支持不需確認(rèn)的NMT模塊控制服務(wù)、同步（SYNC）和時間標(biāo)志（Time Stamp）對象報(bào)文。
6 CANopen網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
　　圖4所示為CANopen典型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，該網(wǎng)絡(luò)中有一個主節(jié)點(diǎn)，三個從節(jié)點(diǎn)以及一個CANopen網(wǎng)關(guān)掛接的其他設(shè)備。由于CANopen是基于CAN總線，因此其也屬于總線型網(wǎng)絡(luò)，在布線和維護(hù)等方面非常方便，可最大限度地節(jié)約組網(wǎng)成本。