輕松掌握CANOpen最難理解的對(duì)象字典

　　摘要：CANopen是一種架構(gòu)在控制局域網(wǎng)路(Controller Area Network, CAN)上的高層通訊協(xié)議，其中對(duì)象字典是協(xié)議中最為核心的概念，透徹掌握其相關(guān)內(nèi)容，運(yùn)用CANOpen將會(huì)如魚(yú)得水，游刃有余。

　　CANopen對(duì)象字典(OD: Object Dictionary)是CANopen協(xié)議最為核心的概念。所謂的對(duì)象字典就是一個(gè)有序的對(duì)象組，描述了對(duì)應(yīng)CANopen節(jié)點(diǎn)的所有參數(shù)，包括通訊數(shù)據(jù)的存放位置也列入其索引，這個(gè)表變成可以傳遞形式就叫做EDS文件(電子數(shù)據(jù)文檔Electronic Data Sheet)。對(duì)象字典，就像體檢表，具備這個(gè)人每個(gè)功能的參數(shù)，便于用人單位(主站)進(jìn)行合理分配工作。如圖 1所示。

　　圖 1 對(duì)象字典與體檢表

　　每個(gè)對(duì)象采用一個(gè)16位的索引值來(lái)尋址，這個(gè)索引值通常被稱為索引，其范圍在0x0000到0xFFFF之間。為了避免數(shù)據(jù)大量時(shí)無(wú)索引可分配，所以在某些索引下也定義了一個(gè)8 位的索引值，這個(gè)索引值通常被稱為子索引，其范圍是0x00到0xFF之間。

　　每個(gè)索引內(nèi)具體的參數(shù)，最大用32位的變量來(lái)表示，即Unsigned32，四個(gè)字節(jié)。

　　每個(gè)CANopen設(shè)備都有一個(gè)對(duì)象字典，使用電子數(shù)據(jù)文檔(EDS文件)來(lái)記錄這些參數(shù)，而不需要把這些參數(shù)記錄在紙上。對(duì)于CANopen網(wǎng)絡(luò)中的主節(jié)點(diǎn)來(lái)說(shuō)，不需要對(duì)CANopen從節(jié)點(diǎn)的每個(gè)對(duì)象字典項(xiàng)都訪問(wèn)。

　　CANopen對(duì)象字典中的項(xiàng)由一系列子協(xié)議來(lái)描述。子協(xié)議為對(duì)象字典中的每個(gè)對(duì)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(gè)對(duì)象是否必需、讀寫(xiě)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，其它的協(xié)議子協(xié)議都是對(duì)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(huì)起草一份CANopen設(shè)備子協(xié)議，子協(xié)議編號(hào)一般是DS4xx 。

　　對(duì)象字典概述

　　如表 1所示，為對(duì)象字典索引區(qū)域定義，其中標(biāo)綠色底紋的通訊對(duì)象子協(xié)議區(qū)和制造商特定子協(xié)議區(qū)是用戶需要關(guān)注的區(qū)域。

　　表 1 對(duì)象字典概述

　　通訊對(duì)象子協(xié)議區(qū)(Communication profile area)

　　通訊對(duì)象子協(xié)議區(qū)(Communication profile area)定義了所有和通信有關(guān)的對(duì)象參數(shù)，如表 2所示，標(biāo)綠色底紋的索引范圍1000h to 1029h為通用通訊對(duì)象，所有CANopen節(jié)點(diǎn)都必須具備這些索引，否則將無(wú)法加入CANopen網(wǎng)絡(luò)。其他索引根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行分配與定義。

　　表 2 通訊對(duì)象子協(xié)議區(qū)

　　1F80h to 1F89hNMT master objects網(wǎng)絡(luò)管理主機(jī)對(duì)象

　　通用通訊對(duì)象(General communication objects)

　　由于通用通訊對(duì)象十分重要，NMT主站(CANopen主站)在啟動(dòng)時(shí)，通常都全部或者部分讀取所有從站中通用通訊對(duì)象中的索引，所以所有的通用通訊對(duì)象都必須在CANopen從站中實(shí)現(xiàn)，使用者也必須熟知這些索引地址與其含義。如表 3所示。

　　表 3 通用通訊對(duì)象

　　制造商特定子協(xié)議(Manufacturer-specific Profile)

　　對(duì)象字典索引2000h to 5FFFh為制造商特定子協(xié)議，通常是存放所應(yīng)用子協(xié)議的應(yīng)用數(shù)據(jù)。而上文所描述的通訊對(duì)象子協(xié)議區(qū)(Communication profile area)是存放這些應(yīng)用數(shù)據(jù)的通信參數(shù)。比如廣州致遠(yuǎn)電子的XGate-COP10從站模塊規(guī)定了：

　　 RPDO的通訊參數(shù)存放在1400h to 15FFh 映射參數(shù)存放在1600h to 17FFh 數(shù)據(jù)存放為2000h 之后廠商自定義區(qū);

　　 TPDO的通訊參數(shù)存放在1800h to 19FFh 映射參數(shù)存放在1A00h to 1BFFh 數(shù)據(jù)存放為2000h 之后廠商自定義區(qū)。

　　對(duì)于在設(shè)備子協(xié)議中未定義的特殊功能，制造商也可以在此區(qū)域根據(jù)需求定義對(duì)象字典對(duì)象。因此這個(gè)區(qū)域?qū)τ诓煌膹S商來(lái)說(shuō)，相同的對(duì)象字典項(xiàng)其定義不一定相同。

　　標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備子協(xié)議(Standardized profile area)

　　標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備子協(xié)議，為各種行業(yè)不同類型的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備定義對(duì)象字典中的對(duì)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。同樣，這個(gè)區(qū)域?qū)τ诓煌臉?biāo)準(zhǔn)化設(shè)備子協(xié)議來(lái)說(shuō)，相同的對(duì)象字典項(xiàng)其定義不一定相同。