在CANopen创建之初,即便在CAN总线运用最广泛的轿车电子职业,网络中的CAN节点数量和需求通讯的信息都是比较少的。人们运用CAN替代RS485,主要是垂青其能够突发发送的实时性优势,而在多节点、长间隔运用中,CAN总线和RS485比起来并无优势,比方相同的波特率下,CAN的通讯间隔只能到达RS485的0.6-0.8倍,而多节点通讯CAN无法进行恣意的突发发送,不得不遵从RS485那样的轮询通讯机制,否则会导致拥堵,如图1所示。就像这个十字路口的轿车,假如车只要10辆,即便没有交通灯,底子不会拥堵。而假如有100辆,假如恣意行进,就会产生严峻拥堵。
图1 CAN的突发优势和多节点拥堵
CANopen的创始人是十分了解CAN总线这个特征,所以在规划CANopen时,对其界说为小网络、操控信号的实时通讯:
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报文传输选用CAN标准帧格局。即11bit的ID域,以尽量减小传输时刻;
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网络操控报文均选用数据最小字节数。比方心跳报文,只要1个字节数据;
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实时更新的进程数据无需接收方报文应对。即选用出产消费模型,下降总线负载;
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需求接收方承认的装备参数一般都是选用快速单字传输。即1个报文最多传送1个32字节的参数变量,避免了分帧引起的实时性下降。
以上这些界说都是为了节省时刻开支,最大极限确保实时性。一起为了减小简略网络的组态工作量,CANopen界说了强制性的缺省标识符(CAN帧ID)分配表,以削减运用者与维护者的学习时刻,快速上手。
网络办理(NMT)与特别协议(Special protocols)报文ID分类
尽管CANopen的通讯发挥了CAN的特征,一切节点通讯位置相等,运行时答应自行发送报文,但CANopen网络为了安稳牢靠可控,都需求设置一个网络办理主机NMT-Master(Network Management-Master),就像一个交响乐团的指挥家,一切节点的发动、中止都是有他进行指挥,如图2所示。
图2 NMT-Master就像交响乐指挥家
NMT主机一般是CANopen网络中具有监控的PLC或许PC(当然也能够是一般的功用节点),所以也成为CANopen主站。相对应的其他CANopen节点便是NMT从机(NMT-slaves)。
NMT主机和NMT从机之间通讯的报文就称为NMT网络办理报文。办理报文担任层办理、网络办理和ID分配服务。例如,初始化、装备和网络办理(其间包含节点维护)。网络办理中,同一个网络中只答应有一个主节点、一个或多个从节点,并遵从主从形式。
别的,为了和谐各个节点的同步、心跳、时刻、过错提示等通讯操控,CANopen还界说了一系列特别协议(Special protocols)报文。如表 1所示,为CANopen预界说报文(Pre-defined CAN-IDs)的NMT报文和特别协议报文。
表1 NMT与特别协议的CAN-ID界说
Object目标 |
Specification标准 |
CAN-ID |
NMT网络办理指令 |
CiA301 |
000h |
Global failsafe command大局故障安全指令 |
CiA304 |
001h |
Flying master动态主站 |
CiA302-2 |
071h to 076h |
Indicate active interface标明活动接口 |
CiA302-6 |
07Fh |
Sync同步报文 |
CiA301 |
080h |
Emergency紧迫报文 |
CiA301 |
081h to 0FFh(080h +node-ID) |
Time stamp时刻戳报文 |
CiA301 |
100h |
Safety-relevant data objects安全相关数据目标 |
CiA301 |
101h to 180h |
CAN-ID便是这类报文的COB-ID,其间读者有必要需求记住的是绿色底纹的这些常用的CAN-ID意义,在研制和运用CANopen中,这三类是最为常用的NMT与特别协议报文。
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