CANopen協(xié)議誕生及發(fā)展

　　摘要：OSI是Open System Interconnection的縮寫，意為開放式系統(tǒng)互聯(lián)。國際標(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)模型的角度來看同，CAN(Controller Area Network)現(xiàn)場總線僅僅定義了第1層(物理層，見ISO11898-2標(biāo)準(zhǔn))、第2層(數(shù)據(jù)鏈路層，見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)人員無需再為此開發(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CAN的控制。如圖 1所示。

　　圖 1 CAN控制器結(jié)構(gòu)

　　但CAN沒有規(guī)定應(yīng)用層。也就是沒有規(guī)定與實(shí)際應(yīng)用相關(guān)的邏輯，比如開關(guān)量輸入輸出，模擬量輸入輸出。所以本身對于應(yīng)用來說，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 2 從物理層到應(yīng)用層

　　因此，基本每個行業(yè)的CAN應(yīng)用，都需要一個高層協(xié)議來定義CAN報文中的11/29位標(biāo)識符、8字節(jié)數(shù)據(jù)的使用。但在CAN總線的工業(yè)自動化應(yīng)用中，由于設(shè)備的互通互聯(lián)的需求越來越多，所以需要一個開放的、標(biāo)準(zhǔn)化的高層協(xié)議：這個協(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：

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

　　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。

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