《電子技術(shù)應(yīng)用》
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CANopen協(xié)議誕生及發(fā)展

2015-11-10
作者:周立功致遠(yuǎn)電子

       摘要:OSI是Open System Interconnection的縮寫(xiě),意為開(kāi)放式系統(tǒng)互聯(lián)。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)制定了OSI模型,該模型定義了不同計(jì)算機(jī)互聯(lián)的標(biāo)準(zhǔn),是設(shè)計(jì)和描述計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信的基本框架。OSI模型把網(wǎng)絡(luò)通信的工作分為7層,分別是物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會(huì)話層、表示層和應(yīng)用層。

       從OSI的7層網(wǎng)絡(luò)模型的角度來(lái)看同,CAN(Controller Area Network)現(xiàn)場(chǎng)總線僅僅定義了第1層(物理層,見(jiàn)ISO11898-2標(biāo)準(zhǔn))、第2層(數(shù)據(jù)鏈路層,見(jiàn)ISO11898-1標(biāo)準(zhǔn));而在實(shí)際設(shè)計(jì)中,這兩層完全由硬件實(shí)現(xiàn),設(shè)計(jì)人員無(wú)需再為此開(kāi)發(fā)相關(guān)軟件(Software)或固件(Firmware),只要了解如何調(diào)用相關(guān)的接口和寄存器,即可完成對(duì)CAN的控制。如圖 1所示。

圖片1.png

                  圖 1  CAN控制器結(jié)構(gòu)

       但CAN沒(méi)有規(guī)定應(yīng)用層。也就是沒(méi)有規(guī)定與實(shí)際應(yīng)用相關(guān)的邏輯,比如開(kāi)關(guān)量輸入輸出,模擬量輸入輸出。所以本身對(duì)于應(yīng)用來(lái)說(shuō),是不完整的。這就像鐵礦石(物理層)冶煉成鐵錠(數(shù)據(jù)鏈路層),然后針對(duì)具體應(yīng)用,再加工做成汽車、輪船、鋼筋、坦克、鋼結(jié)構(gòu)建筑等等。如圖 2所示。

圖片4.png

                 圖 2  從物理層到應(yīng)用層

       因此,基本每個(gè)行業(yè)的CAN應(yīng)用,都需要一個(gè)高層協(xié)議來(lái)定義CAN報(bào)文中的11/29位標(biāo)識(shí)符、8字節(jié)數(shù)據(jù)的使用。但在CAN總線的工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用中,由于設(shè)備的互通互聯(lián)的需求越來(lái)越多,所以需要一個(gè)開(kāi)放的、標(biāo)準(zhǔn)化的高層協(xié)議:這個(gè)協(xié)議支持各種CAN廠商設(shè)備的互用性、互換性,能夠?qū)崿F(xiàn)在CAN網(wǎng)絡(luò)中提供標(biāo)準(zhǔn)的、統(tǒng)一的系統(tǒng)通訊模式,提供設(shè)備功能描述方式,執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)管理功能。其中包括:

l 應(yīng)用層(Application layer):為網(wǎng)絡(luò)中每一個(gè)有效設(shè)備都能夠提供一組有用的服務(wù)與協(xié)議。

l 通訊描述(Communication profile):提供配置設(shè)備、通訊數(shù)據(jù)的含義,定義數(shù)據(jù)通訊方式。

l 設(shè)備描述(Device proflile):為設(shè)備(類)增加符合規(guī)范的行為。


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