現(xiàn)場總線CANopen學(xué)習(xí)總結(jié)筆記三---基本原理和通信對象
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主要包含知識點(diǎn)
這篇筆記主要是先記錄基本原理和通信對象。
4.1
為了便于統(tǒng)一觀察CANopen設(shè)備，我們引入一種基本的設(shè)備模型，其包含：通信單元、應(yīng)用過程、對象字典。
通信單元由CAN收發(fā)器、CAN控制器和CANopen協(xié)議棧組成，協(xié)議棧中包括通信對象（PDO和SDO）和狀態(tài)機(jī)。
對象字典是應(yīng)用單元與通信單元之間的接口，實(shí)際上是設(shè)備的所有參數(shù)列表。
CANopen協(xié)議中定義了3種不同類型的通信關(guān)系：分別為主機(jī)-從機(jī)模型、客戶端-服務(wù)端模型以及生產(chǎn)者-消費(fèi)者模型。
主機(jī)-從機(jī)模型僅用于網(wǎng)絡(luò)管理（NMT），每組主機(jī)-從機(jī)模型都需要一個CAN標(biāo)識符。
客戶端-服務(wù)器描述的是兩個設(shè)備之間的通信關(guān)系。需要兩個CAN標(biāo)識符，只用于SDO通信。
生產(chǎn)者-消費(fèi)者模型描述一個生產(chǎn)者和一個或多個消費(fèi)者的一對多通信關(guān)系，只需要一個CAN標(biāo)識符。
4.2
CANopen應(yīng)用層詳細(xì)描述了各種不同類型的通信對象（COB），分4種類型：
過程數(shù)據(jù)對象（PDO）
服務(wù)數(shù)據(jù)對象（SDO）
預(yù)定義對象
網(wǎng)絡(luò)管理對象
過程數(shù)據(jù)對象（PDO）：
1.通信參數(shù)
通信參數(shù)用來描述PDO特性。通信參數(shù)按照定義好的地址保存在設(shè)備對象，用戶可以通過服務(wù)數(shù)據(jù)對象對通信參數(shù)進(jìn)行訪問。
通信參數(shù)記錄有5個可用的子條目：COB標(biāo)識符、傳輸類型、禁止時間、事件計(jì)數(shù)器和同步初始值。前兩項(xiàng)為必選。
2.PDO的CAN標(biāo)識符
COB標(biāo)識符（COB-ID）位于通信參數(shù)的子索引01h上，COB標(biāo)識符是一個32位值，0~10位是CAN標(biāo)準(zhǔn)幀標(biāo)識符。只有在預(yù)操作狀態(tài)下才能對PDO的COB標(biāo)識符進(jìn)行訪問。
3.PDO鏈路
如果使用生產(chǎn)者-消費(fèi)者模型在不可編程的NMT從機(jī)之間直接進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，用戶還必須為這些從機(jī)配置適當(dāng)?shù)腃AN標(biāo)識符，使生產(chǎn)者的CAN標(biāo)識符和消費(fèi)者的CAN標(biāo)識符一致，這種方法叫做PDO鏈路。
4.PDO
事件驅(qū)動是當(dāng)輸入值發(fā)生改變的時候，數(shù)據(jù)立即被發(fā)送出去。
PDO通信參數(shù)索引02h為PDO
傳輸類型有
禁止時間（子索引03h）的功能相當(dāng)于PDO發(fā)送過濾器，在PDO輸入數(shù)據(jù)第一次變化時，無等待地直接發(fā)送該P(yáng)DO數(shù)據(jù)，之后PDO輸入數(shù)據(jù)再發(fā)生變化時就不會立即觸發(fā)PDO發(fā)送。禁止時間可以避免PDO占用全部總線帶寬，從而妨礙發(fā)送最低優(yōu)先級的PDO
子索引（05h）為異步PDO傳輸設(shè)置一個事件計(jì)時器。
子索引06h（同步初始值）定義了同步計(jì)數(shù)器的初始值，在傳輸同步信息時，同步計(jì)數(shù)器不斷遞增以進(jìn)行同步。
6.PDO通信的優(yōu)化
在優(yōu)化中具有決定性意義的是保留足夠的總線帶寬可供其他功能使用。
需要注意PDO通信的優(yōu)缺點(diǎn)，總線負(fù)載，“浪涌”的概念，其中總線負(fù)載是指多個循環(huán)范圍內(nèi)的CAN總線占有率的平均值。
另外，還有一個相當(dāng)重要的PDO通信
PDO映射參數(shù)的子索引00h表示的是映射對象的數(shù)量。
所有映射過程參數(shù)的最大長度都不能超過8字節(jié)，分為靜態(tài)PDO映射、可變PDO映射、動態(tài)PDO映射。其中靜態(tài)PDO無法修改，可變PDO可以修改，不過要遵守修改方法。
而動態(tài)PDO映射是指設(shè)備處于操作狀態(tài)時，對其進(jìn)行PDO配置。
7.復(fù)用PDO
MPDO融合了PDO和SDO的主要特性，其指定了地址（索引和子索引）的過程數(shù)據(jù)將通過一個獨(dú)有的CAN消息以高速廣播的方式傳播。
(11.28)
其中有兩個尋址方式，一個是源模式尋址，一個是目標(biāo)模式尋址。主要應(yīng)用領(lǐng)域一是通過傳輸過程數(shù)據(jù)地址實(shí)現(xiàn)傳輸任意數(shù)量的數(shù)據(jù)，無需設(shè)置PDO。二是群發(fā)消息。
優(yōu)點(diǎn)：MPDO映射記錄子索引值為255，而普通PDO在0~64之間。
缺點(diǎn)：需要更多的帶寬。
總結(jié)一個：PDO是用來傳輸實(shí)時數(shù)據(jù)。
4.2.2
CANopen
SDO之間交換至少需要兩個CAN報(bào)文才能實(shí)現(xiàn)，而且兩個CAN報(bào)文的CAN標(biāo)識符不能一樣。一個CAN標(biāo)識符為節(jié)點(diǎn)地址（有服務(wù)器的設(shè)備）+1536（600h）的CAN報(bào)文用于確定的協(xié)議信息。一個CAN標(biāo)識符為節(jié)點(diǎn)地址（有服務(wù)器的設(shè)備）+1408（580h）的CAN報(bào)文來應(yīng)答。
SDO傳輸有三個類型：加速SDO傳輸、分段SDO傳輸、塊傳輸。
加速SDO傳輸適用于：傳輸數(shù)據(jù)不超過4字節(jié)，所以整個傳輸過程只需要2條CAN報(bào)文。傳輸效率為0.0625~0.25。
分段SDO傳輸適用于：超過4字節(jié)的傳輸數(shù)據(jù)。傳輸效率為0.218~0.432。
為了彌補(bǔ)這一不足，引入一種擴(kuò)展SDO傳輸方式，效率更高，速度更快，傳輸量更大------塊傳輸。其中塊傳輸進(jìn)行寫操作和讀操作有所不同，不過兩者都要求有較高的緩沖能力，否則會發(fā)生溢出。在傳輸發(fā)生溢出時，寫操作和讀操作可以不需要重新發(fā)新之前發(fā)送過的塊段，而是重新安排塊大小以適合傳輸。塊傳輸?shù)男蕿?.142~0.836。
4.2.3同步
在通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的應(yīng)用中，發(fā)送和接收之間必須相互協(xié)調(diào)和同步。CANopen便引入同步對象。同步對象是指不含數(shù)據(jù)字節(jié)或只含有一個數(shù)據(jù)字節(jié)的CAN報(bào)文。
同步對象的CAN標(biāo)識符為80h,用戶可通過“循環(huán)周期”和“同步窗口長度”來對同步機(jī)制進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。循環(huán)周期是指同步對象通過總線發(fā)送的這段時間。同步PDO必須在同步對象發(fā)送完畢之后的同步時間窗口范圍內(nèi)發(fā)送。
同步對象只適用于已經(jīng)工作在同步模式的PDO。如果只將發(fā)送方的TPDO配置成同步傳輸，且把接收方的RPDO定義為事件驅(qū)動，可以大大改變時間特性。
如果使用了同步計(jì)數(shù)器，還可以在PDO通信參數(shù)中配置同步初始值。
4.2.4
CANopen
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