CANopenNode 简介

CANopenNode 是一个开源的免费的开源 CANopen 协议栈。

• 对象字典为任何变量提供清晰灵活的组织。可以直接或通过读/写函数访问变量。
• NMT从设备启动、停止、复位设备 。
• 监控 CANopen 设备的心跳生产者/消费者错误控制。
• 对象字典中的变量可以动态映射到 TPDO，然后根据通信规则进行传输。传输的数据被其他设备当作 RPDO 进行接收。
• SDO服务器支持对 CANopen 设备内所有对象字典变量的快速、分段和块传输访问。
• SDO客户端可以访问网络内任何 CANopen 设备上的任何对象字典变量。
• 紧急报文生产者/消费者。
• 同步生产者/消费者，启用 PDO 对象的网络同步传输。
• 时间戳生产者/消费者，以毫秒分辨率实现日期和时间同步。
• LSS CANopen 节点ID和比特率设置、主站和从站、LSS 快速扫描。
• CANopen 网关，CiA309-3 NMT 主站、LSS 主站和 SDO 客户端的 ASCII 命令接口。
• CANopen Safety、EN 50325-5、CiA304、安全相关网络中的“类 PDO”通信。

CANopenNode 主栈

• CANopenNode 通常作为从设备的协议栈使用，也可以作为主栈使用。
• 在CANopen协议中，我们常用的功能是SDO和PDO，其中SDO分为服务器和客户端两种角色，而PDO是没有主从之分的。

SDO Client

• 在 CANopenNode 中包含了SDO Client的功能，当需要作为主栈使用时，可通过修改配置中的 CO_CONFIG_SDO_CLI 开启 SDO Client 功能，通过相应的函数即可读写从设备的任意对象。

PDO 通讯参数

无论是作为从设备还是主设备使用，接受数据都是使用RPDO，发送使用TPDO。

RPDO 通讯参数

typedef struct{
	UNSIGNED8      maxSubIndex;
	UNSIGNED32     COB_IDUsedByRPDO;
	UNSIGNED8      transmissionType;
}OD_RPDOCommunicationParameter_t;

• 在RPDO中只使用了前2个通讯参数
  • maxSubIndex
    • 该变量此处为2，三个子索引对应的含义如下
      • 0 maxSubIndex
      • 1 COB-ID
      • 2 transmissionType
  • COB_IDUsedByRPDO
    • 用于接收数据所使用的 COB-ID
  • transmissionType
    • 当值小于等于240时接收方式为同步接收，即产生特定个同步对象之后该RPDO才会处理接收到的数据。其他时候即使收到对应的RPDO也不会处理。
• 每一个对象即代表一个RPDO，单个RPDO可以映射的最大长度为8字节
• 作为主栈使用时，主栈的RPDO所使用的 COB-ID 与从栈的 TPDO 一致
• 主栈的传输类型通常为 254，采用异步接收方式处理 RPDO

RPDO 通信参数设置实例

• 图中包含一个主节点和4个从节点
• 从节点的 NODE-ID 分别为1,2,3,4
• 每一个节点都包含了一个TPDO，其TPDO所用COB_ID为 0x180 + NODE-ID
• 主节点的 RPDO 与从节点的 TPDO 之间，传输类型和 COB_ID 配置相同。
• 主节点配置的 RPDO，对应的节点会添加到过滤器设置中，从而允许该报文被接收处理。
• 当主节点中查找找到对应的 RPDO 之后，再根据 RPDO 中的映射参数将数据复制到对象字典中。

TPDO 通讯参数

typedef struct{
	UNSIGNED8      maxSubIndex;
	UNSIGNED32     COB_IDUsedByTPDO;
	UNSIGNED8      transmissionType;
	UNSIGNED16     inhibitTime;
	UNSIGNED8      compatibilityEntry;
	UNSIGNED16     eventTimer;
	UNSIGNED8      SYNCStartValue;
}OD_TPDOCommunicationParameter_t;

• RPDO 通讯参数只使用了前面2个，而TPDO中除了COB_ID和传输类型之外，还需要设置 inhibitTime、eventTimer 和 SYNCStartValue。
• 主设备中的 TPDO 所使用的 COB-ID 应与从设备中的 RPDO 一致，传输类型也需要保持相同。

TPDO 通信参数设置实例

PDO 映射参数

typedef struct {
	UNSIGNED8      numberOfMappedObjects;
	UNSIGNED32     mappedObject1;
	UNSIGNED32     mappedObject2;
	UNSIGNED32     mappedObject3;
	UNSIGNED32     mappedObject4;
	UNSIGNED32     mappedObject5;
	UNSIGNED32     mappedObject6;
	UNSIGNED32     mappedObject7;
	UNSIGNED32     mappedObject8;
} OD_RPDOMappingParameter_t;

• 映射参数的用于描述一个 PDO 中的数据与本地对象字典中对象之间的映射关系
• TPDO 将对象字典中的对象映射到 TPDO 后，通过触发 TPDO 传输，可将对象字典中的数据按照映射的格式发送出去。
• RPDO 将对象字典中的对象映射到 RPDO 后，在接收到RPDO数据时，会将接收到的数据更新到对象字典中。
• 下面是各参数的含义：
  • numberOfMappedObjects
    • 该 PDO 中映射的对象个数
  • mappedObject1 ～ mappedObject8
    • 对应一个映射项
    • bit31-bit16 索引
    • bit15-bit8 子索引
    • bit7-bit0 数据长度，其单位为bit，在CANopenNode中，该值必须是 8 的整数，即以字节为基本单位

RPDO 映射参数设置实例

• 假设需要将从设备如下几个对象映射到 TPDO中，从设备TPDO使用的 COB-ID为 0x181 :

index	sub-index	len (byte)
0x2001	0x00	0x1
0x2002	0x00	0x1
0x2004	0x00	0x1
0x2008	0x00	0x1

• 从设备TPDO1中消息与对象字典的映射关系如下：

	byte0	byte1	byte2	byte3
TPDO1	0x2001-0x00	0x2002-0x00	0x2004-0x00	0x2008-0x00

• 而主设备除了通讯参数与从设备一致，其映射关系与从设备无关，是由主设备自身决定的，例如可将从设备通过TPDO发出的数据映射到下面几个对象中：

index	sub-index	len (byte)
0x2008	0x00	0x1
0x2009	0x00	0x1
0x200a	0x00	0x1
0x200b	0x00	0x1

• 当主设备接收到 ID 为 0x181 的数据帧后，便会根据 RPDO 的映射关系，将4字节的数据拷贝到映射的对象中去。

TPDO 映射参数设置实例

• 假设需要将从设备如下几个对象映射到 RPDO中，从设备RPDO使用的 COB-ID为 0x201 :

index	sub-index	len (byte)
0x2001	0x00	0x1
0x2002	0x00	0x1
0x2004	0x00	0x1
0x2008	0x00	0x1

• 从设备RPDO1中消息与对象字典的映射关系如下：

	byte0	byte1	byte2	byte3
TPDO1	0x2001-0x00	0x2002-0x00	0x2004-0x00	0x2008-0x00

• 而主设备除了通讯参数与从设备一致，其映射关系与从设备无关，是由主设备自身决定的，例如可将需要发送给从设备的数据映射到下面几个对象中：

index	sub-index	len (byte)
0x2008	0x00	0x1
0x2009	0x00	0x1
0x200a	0x00	0x1
0x200b	0x00	0x1

• 当主设备触发相应的事件之后，便会将数据从对象字典中拷贝到TPDO中进行发送，从设备通过RPDO接收后，根据映射关系将数据拷贝到从设备的对象字典中。