CAN總線和基于CAN總線的高層協(xié)議

 
1 引言
從1982年2月 RobertBosch公司在SAE(汽車工程協(xié)會(huì))大會(huì)上宣布CAN控制器局部網(wǎng)的那一刻開始, CAN已經(jīng)走過20多年的歷史。1992年,Mercedes(奔馳)在他們的高級(jí)客車中使用CAN技術(shù),相繼Volvo、Volkswagen、BMW 等幾十家公司都在各自的汽車上應(yīng)用CAN技術(shù)。今天,在歐洲幾乎每一輛新客車均裝有CAN控制器局部網(wǎng)。CAN技術(shù)近年在我國(guó)發(fā)展也比較迅猛,國(guó)內(nèi)的高級(jí)客車也都開始應(yīng)用CAN技術(shù)。
CAN的協(xié)議在應(yīng)用過程中,用戶層直接訪問數(shù)據(jù)鏈接層,每個(gè)廠商提供的數(shù)據(jù)調(diào)用方式各不相同,而CAN的標(biāo)準(zhǔn)沒有規(guī)定應(yīng)用層的相關(guān)信息,因此,CAN設(shè)備的兼容性和互換性不是很規(guī)范。而且,隨著應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展,CAN協(xié)議在實(shí)際工業(yè)控制應(yīng)用過程中,即使執(zhí)行一些簡(jiǎn)單的分布式網(wǎng)絡(luò),除了標(biāo)準(zhǔn)中的物理層和數(shù)據(jù)鏈接層外,客戶還要求有更多的功能,如發(fā)送長(zhǎng)于8字節(jié)的數(shù)據(jù)塊、響應(yīng)和確定數(shù)據(jù)傳送、標(biāo)識(shí)符分配、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)等。如果這些功能正確執(zhí)行,通信和應(yīng)用過程的界線就十分清晰,將明顯提高各個(gè)廠商之間的設(shè)備互換性和兼容性。鑒于這些原因,產(chǎn)生了一些針對(duì)不同的目的和要求的基于CAN協(xié)議的較高層協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。下面就對(duì)CAN 協(xié)議及其較高層協(xié)議DeviceNet和CANopen進(jìn)行一些比較。

2 三種協(xié)議的比較項(xiàng)目
CAN(Controller Area Network)1993年形成了CAN總線國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),2003年又進(jìn)行了修訂,是BOSCH公司為改進(jìn)汽車內(nèi)部電器線路開發(fā)的一種總線。CAN協(xié)議的實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單,成本低,可靠性高,抗干擾能力強(qiáng)。
DeviceNet在美國(guó)市場(chǎng)占有率比較高,它是由美國(guó)Rockwell公司在CAN的基礎(chǔ)上推出的一種低成本的通信鏈接,它使用抽象的對(duì)象模型,其協(xié)議和規(guī)范都是開放的,用戶將設(shè)備連接到系統(tǒng)時(shí)無需購(gòu)買硬件、軟件和許可權(quán)。
CANopen 是由CiA(CAN in Aoutmation)成員編制,主要盛行于歐洲,它在通訊和系統(tǒng)服務(wù)以及網(wǎng)絡(luò)管理方面使用了CAL(CAN Application Layer)子集,設(shè)備建模是借助于對(duì)象目錄而基于設(shè)備功能性的描述,標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備以設(shè)備子協(xié)議的形式規(guī)定。CANopen標(biāo)準(zhǔn)由CiA同行機(jī)構(gòu)集團(tuán)支持,設(shè)備子協(xié)議由CiA中專門的同行機(jī)構(gòu)制定。
本文就以下項(xiàng)目對(duì)三種協(xié)議進(jìn)行比較。
(1) 信息標(biāo)識(shí)符的分配;
(2) 數(shù)據(jù)交換的方法;
(3) 建立信息連接的方法;
(4) 網(wǎng)絡(luò)管理;
(5) 設(shè)備建模和子協(xié)議。
2.1 信息標(biāo)識(shí)符的分配
由于CAN采用非破壞性的仲裁方法,因此,標(biāo)識(shí)符決定了塊信息傳送的優(yōu)先權(quán)和信息等待時(shí)間,信息標(biāo)識(shí)符的分配的方法被認(rèn)為是 CAN系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)元素,它同時(shí)也影響了信息濾波和標(biāo)識(shí)符的使用效率問題。
由于標(biāo)識(shí)符分配的方法不同,不同的協(xié)議在解決方案已把不同的原則考慮進(jìn)去。CAN基本協(xié)議和DeviceNet的標(biāo)識(shí)符采用預(yù)定義的方式,不同的是在 CAN 協(xié)議中節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)符在設(shè)計(jì)時(shí)被確定后就不能動(dòng)態(tài)更改,而DeviceNet每個(gè)節(jié)點(diǎn)預(yù)定義多個(gè)標(biāo)識(shí)符,不同的功能標(biāo)識(shí)符優(yōu)先級(jí)不同。在CANopen協(xié)議中,除了預(yù)定義了一些用于管理的標(biāo)識(shí)符外,其它標(biāo)識(shí)符統(tǒng)一組成一個(gè)通用的標(biāo)識(shí)符庫(kù),用戶可根據(jù)設(shè)備的需要進(jìn)行手動(dòng)或者自動(dòng)分配所有的設(shè)備標(biāo)識(shí)符。這樣的分配方案用戶就可以完全自由決定標(biāo)識(shí)符的使用及系統(tǒng)實(shí)時(shí)通訊的過程。

表1 DeviceNet關(guān)于CAN標(biāo)識(shí)符的使用分配

DeviceNet 的標(biāo)識(shí)符分配方案是面向節(jié)點(diǎn)的信息標(biāo)識(shí)符分配,對(duì)于DeviceNet系統(tǒng),最多數(shù)量為64個(gè)的節(jié)點(diǎn),其每一個(gè)節(jié)點(diǎn)擁有一組出自于3個(gè)信息組的標(biāo)識(shí)符,如表1所示。信息組1為每個(gè)設(shè)備的16個(gè)信息提供一高優(yōu)先信息組,報(bào)文ID較小的總是優(yōu)先發(fā)送;信息組2的信息優(yōu)先權(quán)主要取決于節(jié)點(diǎn)的號(hào)碼,信息的MAC- ID可以是目標(biāo)或源地址該段共計(jì)分配512個(gè)標(biāo)識(shí)符。信息組3與信息組1結(jié)構(gòu)相似,但提供給每個(gè)設(shè)備7個(gè)標(biāo)識(shí)符優(yōu)先級(jí)比較低,這組的標(biāo)識(shí)符優(yōu)先權(quán)被平均分配到網(wǎng)絡(luò)上的所有設(shè)備。信息組4只有48個(gè)標(biāo)識(shí)符,不包含任何設(shè)備地址,該組信息主要用于網(wǎng)絡(luò)管理。由于采用了基本CAN類型的控制器,信息濾波的潛能受到限制,信息組2以這種受到限制的潛能去支持多個(gè)設(shè)備,因此選擇了根據(jù)節(jié)點(diǎn)號(hào)碼的濾波功能。即DeviceNet規(guī)定了一個(gè)預(yù)定義主從連接組,以便于觀察主-從系統(tǒng)配置的通訊。下面的信道功能是為了向基于預(yù)定義連接組的主從設(shè)備間的I/O與顯式信息的交換提供支持:
l 顯式信息信道。
l 主機(jī)查詢改變信道的狀態(tài)循環(huán)。
l 從機(jī)I/O改變信道的狀態(tài)循環(huán)。
顯式信息主要服務(wù)于設(shè)備的配置。主機(jī)查詢改變狀態(tài)信道使得主機(jī)可以向設(shè)備請(qǐng)求I/O數(shù)據(jù)并把輸出數(shù)據(jù)發(fā)送到從機(jī)。借助于改變狀態(tài)循環(huán)或從機(jī)I/O(通過改變狀態(tài)循環(huán)觸發(fā)或通過應(yīng)用觸發(fā)),從機(jī)將輸入數(shù)據(jù)發(fā)送到主機(jī)。通過位選通指令,主機(jī)可以從最多為64個(gè)的從機(jī)中請(qǐng)求接收一個(gè)輸入數(shù)據(jù)。由于所有的這些信息都是被響應(yīng)的,所以對(duì)這些不同的功能性分配了8個(gè)信息標(biāo)識(shí)符。如果請(qǐng)求獲取數(shù)據(jù)的位選通沒有使用一高效的標(biāo)識(shí)符,則通過目的地址場(chǎng)在從機(jī)上對(duì)信息進(jìn)行濾波。
CANopen 系統(tǒng)的標(biāo)識(shí)符分配使用在CAL子集,其中CMS(CAN-based Message Specification)將信息標(biāo)識(shí)符定義了8個(gè)優(yōu)先級(jí),每個(gè)級(jí)別擁有220個(gè)ID,范圍從1～1760,剩余的標(biāo)志(0,1761～2031)保留給NMT(Network MessagemenT)。在CANopen的系統(tǒng)中,可能訪問的節(jié)點(diǎn)為128個(gè),所以保留128個(gè)信息標(biāo)識(shí)符作為節(jié)點(diǎn)保護(hù)。
在最小系統(tǒng)配置中,CANopen規(guī)定了一個(gè)面向設(shè)備的標(biāo)識(shí)符分配方案,這種方法可以供127臺(tái)設(shè)備默認(rèn)連接到一臺(tái)主設(shè)備上(如圖1所示)。通過4位的功能代碼可以區(qū)分某些情況的16種基本功能,這些情況分別是:2個(gè)數(shù)據(jù)過程信道的接收和發(fā)送、一個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信道、節(jié)點(diǎn)狀態(tài)控制、節(jié)點(diǎn)保護(hù)、緊急情況通報(bào)以及接收同步信息和有時(shí)間標(biāo)記的信息。由于信息的優(yōu)先級(jí)由它的功能決定,所以功能代碼位于信息標(biāo)識(shí)符的最高幾位。

圖2 CANopen最小系統(tǒng)標(biāo)識(shí)符分配方案

2.2 交換過程數(shù)據(jù)
在一分布式自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)備之間發(fā)送過程數(shù)據(jù)是CAN 通訊系統(tǒng)的目的,它應(yīng)以最高效率的方式完成。因此,對(duì)于應(yīng)用規(guī)定的數(shù)據(jù)(過程數(shù)據(jù)、I/O數(shù)據(jù))其傳送應(yīng)該根據(jù)產(chǎn)生者使用者的模型來執(zhí)行,其意思就是說, 通過相關(guān)的信息ID推斷所發(fā)送的數(shù)據(jù)。信息的產(chǎn)生者和使用者在這種情況下被假設(shè)擁有使用數(shù)據(jù)的知識(shí)或明白發(fā)送數(shù)據(jù)的含義。
在CAN基本協(xié)議中,各個(gè)節(jié)點(diǎn)采用規(guī)定的模式交換數(shù)據(jù)。CAN的數(shù)據(jù)流由數(shù)據(jù)幀、遠(yuǎn)程幀、錯(cuò)誤幀和超載幀4種不同的幀類型所表示和控制。數(shù)據(jù)幀攜帶數(shù)據(jù)從發(fā)送器至接收器。遠(yuǎn)程幀由總線單元發(fā)出,請(qǐng)求發(fā)送具有同一識(shí)別符的數(shù)據(jù)幀。任何單元檢測(cè)到一總線錯(cuò)誤就發(fā)出錯(cuò)誤幀。超載幀用以在先行的和后續(xù)的數(shù)據(jù)幀(或遠(yuǎn)程幀)之間提供一附加的延時(shí)。
但是,DeviceNet和CANopen在過程數(shù)據(jù)交換采用不同的解決方案。DeviceNet過程數(shù)據(jù)通過“I/O信息”傳送,CANopen過程數(shù)據(jù)通過“過程數(shù)據(jù)對(duì)象”(PDOs Process Data Object)傳送。
DeviceNet 支持下列的觸發(fā)模式:循環(huán)、改變狀態(tài)和應(yīng)用對(duì)象觸發(fā)。通過循環(huán)觸發(fā)的模式當(dāng)指定信息的傳送觸發(fā)定時(shí)器終止時(shí),信息的發(fā)送就會(huì)被啟動(dòng)。通過狀態(tài)改變的模式當(dāng)檢測(cè)到應(yīng)用對(duì)象狀態(tài)改變時(shí),信息發(fā)送就會(huì)開始,當(dāng)一特定間隔時(shí)間結(jié)束而沒有發(fā)送信息,信息也會(huì)被發(fā)送。通過應(yīng)用對(duì)象觸發(fā)模式,應(yīng)用對(duì)象可以決定何時(shí)觸發(fā)信息的發(fā)送,當(dāng)一特定間隔時(shí)間結(jié)束而沒有發(fā)送信息時(shí)信息也會(huì)被發(fā)送。
CANopen的觸發(fā)模式劃分為事件、應(yīng)用請(qǐng)求或預(yù)定義同步信息接收后的觸發(fā)模式。事件觸發(fā)可以在子協(xié)議(Profile)或應(yīng)用指定的事件(異步 PDO)中產(chǎn)生。PDO的發(fā)送也可以通過接收一遠(yuǎn)程請(qǐng)求信息而被觸發(fā)。“同步PDO” 是通過接收同步信息的一指定號(hào)碼而被循環(huán)觸發(fā)的。同步信息也可以被用作為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)獲得的同步以及輸出數(shù)據(jù)濾波的同步。傳輸實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)時(shí),數(shù)據(jù)從一個(gè)生產(chǎn)者傳到一個(gè)或多個(gè)消費(fèi)者,傳送限制在1到8個(gè)字節(jié),即一個(gè)PDO可以傳輸最多64個(gè)數(shù)字I/O值或者4個(gè)16位的AD值。
數(shù)據(jù)交換過程中,網(wǎng)絡(luò)設(shè)備會(huì)產(chǎn)生或者消耗一個(gè)以上的映射應(yīng)用對(duì)象。DeviceNet和CANopen為靈活地將應(yīng)用數(shù)據(jù)映射到通訊對(duì)象而提供了非常完善的方法。
DeviceNet 中,應(yīng)用數(shù)據(jù)的分組是由集合對(duì)象的實(shí)例(instance)規(guī)定的。這個(gè)“集合”對(duì)象的實(shí)例定義了發(fā)送的應(yīng)用對(duì)象數(shù)據(jù)格式。一個(gè)設(shè)備可能包含多于一個(gè) I/O集合而且其相應(yīng)集合的選擇也是一個(gè)可配置的設(shè)備選項(xiàng)。
CANopen 規(guī)定了有關(guān)應(yīng)用對(duì)象映射,應(yīng)用對(duì)象通過一個(gè)叫“PDO映射記錄”的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)映射到PDO中。這個(gè)結(jié)構(gòu)以對(duì)象標(biāo)識(shí)符列表(對(duì)象目錄索引子索引)和數(shù)據(jù)長(zhǎng)度的形式規(guī)定了映射的應(yīng)用對(duì)象數(shù)據(jù)。由于PDO映射可通過SDO(Service Data Object)訪問,所以PDO映射可通過配置工具配置。
2.3 建立過程數(shù)據(jù)信息連接
在CAN 網(wǎng)絡(luò)里,信息生產(chǎn)者發(fā)送信息以及信息消耗者接收信息,其各自標(biāo)識(shí)符的分配建立了通訊路徑。通過已經(jīng)分配的信息標(biāo)識(shí)符的預(yù)定義信息可以建立信息的連接,或通過信息的各種標(biāo)識(shí)符分配來達(dá)到建立信息的連接目的。非預(yù)定義標(biāo)識(shí)符分配的主要優(yōu)點(diǎn)是:建立任何類型的通訊結(jié)構(gòu)的可能性,根據(jù)應(yīng)用需求的最大數(shù)量信息標(biāo)示符的有效性以及面向控制而設(shè)計(jì)的信息標(biāo)示符分配有效性。
在一預(yù)定義信息的系統(tǒng)中,信息的功能和信息的標(biāo)示符已經(jīng)被定義DeviceNet和 CANopen使用1:n系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的預(yù)定義連接組方法。根據(jù)預(yù)定義組,一個(gè)已經(jīng)分配了從設(shè)備預(yù)定義查詢連接的DeviceNet主機(jī),已經(jīng)知道關(guān)于發(fā)送查詢請(qǐng)求以及期待查詢響應(yīng)信息的信息ID,因?yàn)樗鼈儊碓从趶臋C(jī)的MAC-ID。同樣的,在CANopen中除了其他的預(yù)定義信息之外, 默認(rèn)的預(yù)定義連接組提供了2個(gè)預(yù)定義的接收和發(fā)送PDO, 默認(rèn)PDO的用法和含義是由設(shè)備的類型決定。
DeviceNet標(biāo)識(shí)符分配方法是通過設(shè)備擁有的信息標(biāo)示符庫(kù)決定的,這個(gè)標(biāo)示符出自于信息發(fā)送設(shè)備的標(biāo)示符庫(kù)。DeviceNet最大為64個(gè)設(shè)備發(fā)布有效的標(biāo)識(shí)符。在連接過程中,一個(gè)產(chǎn)生模塊的信息從它的信息ID庫(kù)中,分配一個(gè)空閑的信息ID,并將此空閑的信息ID與它的源MAC ID(Source MAC ID)結(jié)合在一起,產(chǎn)生一個(gè)所謂的“連接ID”。而CANopen的變量標(biāo)識(shí)符分配方案基于中央信息標(biāo)識(shí)符庫(kù),系統(tǒng)管理員通過SDO(Service Data Object)信道設(shè)置設(shè)備對(duì)象目錄中相應(yīng)的PDO標(biāo)識(shí)符實(shí)現(xiàn)信息連接的建立。
2.4 網(wǎng)絡(luò)管理
由于應(yīng)用是分布的,所以必須處理某些事件,如應(yīng)用部件的故障或節(jié)點(diǎn)的故障,如果同一應(yīng)用還沒有被分配,則這些事件就不會(huì)出現(xiàn)。因此,對(duì)于一個(gè)正確的網(wǎng)絡(luò)管理,其主要任務(wù)是檢測(cè)和顯示網(wǎng)絡(luò)中的錯(cuò)誤,并通過服務(wù)以一協(xié)調(diào)的方式控制分布節(jié)點(diǎn)的通訊。狀態(tài)取決于系統(tǒng)的解決方案,網(wǎng)絡(luò)的功能性可以通過顯式網(wǎng)絡(luò)管理設(shè)施提供,或通過其他方法提供。
CAN網(wǎng)絡(luò)的錯(cuò)誤檢測(cè)包括位錯(cuò)誤、填充錯(cuò)誤、CRC錯(cuò)誤、格式錯(cuò)誤和應(yīng)答錯(cuò)誤,每當(dāng)檢測(cè)到一個(gè)錯(cuò)誤該節(jié)點(diǎn)的錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器就加1,當(dāng)節(jié)點(diǎn)的錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器大于或等于256時(shí),節(jié)點(diǎn)進(jìn)入總線關(guān)閉狀態(tài)。
CANopen 網(wǎng)絡(luò)管理基于CAL NMT(Network ManagemenT)服務(wù)元素,這些元素應(yīng)用了“節(jié)點(diǎn)保護(hù)”原則來檢測(cè)節(jié)點(diǎn)故障。為了這個(gè)目的,一個(gè)NMT主機(jī)通過一個(gè)遠(yuǎn)程請(qǐng)求幀對(duì)網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)節(jié)點(diǎn) NMT從機(jī)循環(huán)發(fā)送一個(gè)保護(hù)請(qǐng)求。被訪問的從機(jī)用它的實(shí)際通訊狀態(tài)響應(yīng)每個(gè)請(qǐng)求。如果NMT主機(jī)檢測(cè)到節(jié)點(diǎn)狀態(tài)改變或被訪問的節(jié)點(diǎn)沒有響應(yīng),就會(huì)有一個(gè)保護(hù)錯(cuò)誤告示NMT主機(jī)應(yīng)用。當(dāng)節(jié)點(diǎn)連接到網(wǎng)絡(luò)上后,節(jié)點(diǎn)保護(hù)就啟動(dòng)。每一個(gè)節(jié)點(diǎn)也監(jiān)督到達(dá)節(jié)點(diǎn)的保護(hù)請(qǐng)求信息。節(jié)點(diǎn)的“生存時(shí)間”過期后如果沒有進(jìn)一步的保護(hù)請(qǐng)求信息,則此節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用被告之有網(wǎng)絡(luò)錯(cuò)誤。
根據(jù)面向連接的設(shè)計(jì),DeviceNet中的每個(gè)連接都受到監(jiān)控。因此,根據(jù)配置的期望信息包速率(expected packet rate),每個(gè)接收的連接端點(diǎn)都有靜止看門狗定時(shí)器(Inactivity/Watchdog-Timer),用于監(jiān)控到達(dá)節(jié)點(diǎn)的信息。如果定時(shí)器溢出,連接就會(huì)執(zhí)行專有的超時(shí)行動(dòng)。在接收到創(chuàng)建服務(wù)(Create Service)顯式信息后,可以通過使用專有的顯式信息服務(wù)的順序來配置連接,并且,要在整個(gè)連接完成了配置以后才允許連接。在訪問每個(gè) DeviceNet節(jié)點(diǎn)之前,每個(gè)節(jié)點(diǎn)必須重復(fù)執(zhí)行MAC ID檢查,使用這個(gè)特殊的協(xié)議順序,可以確保設(shè)備MAC ID的唯一性。所有的DeviceNet模塊都要求參與這個(gè)MAC ID的檢測(cè)算法。
2.5 設(shè)備建模和設(shè)備子協(xié)議
除了標(biāo)準(zhǔn)的通訊外, 還要求相似設(shè)備在開放式自動(dòng)化系統(tǒng)中應(yīng)具有額外的互用性和可交換性。CAN協(xié)議各個(gè)廠商間的設(shè)備功能可交換性較差DeviceNet和CANopen在這方面改進(jìn)了很多。DeviceNet和CANopen以設(shè)備模型的形式描述網(wǎng)絡(luò)上所看見的設(shè)備的功能性。為了提高相似設(shè)備的可交換性,DeviceNet 和CANopen規(guī)定了工業(yè)自動(dòng)化中主要設(shè)備類型的設(shè)備子協(xié)議,以確保不同廠家器件的相同基本標(biāo)準(zhǔn)行為。除了設(shè)備的功能性描述外,設(shè)備模型還提供關(guān)于設(shè)備的身份特點(diǎn)、版本號(hào)、狀態(tài)診斷信息、通訊設(shè)施和配置參數(shù)的描述。
DeviceNet的節(jié)點(diǎn)模型包括了幾個(gè)對(duì)象,其中一些是由DeviceNet要求的,其他則是由產(chǎn)品的應(yīng)用功能要求的。對(duì)象提供有關(guān)于設(shè)備中特殊部件的描繪和相關(guān)的數(shù)據(jù)屬性以及數(shù)據(jù)的過程服務(wù)的描繪。DeviceNet中的對(duì)象訪問是基于一個(gè)具有等級(jí)劃分的訪問方案,對(duì)象訪問包括媒體訪問控制標(biāo)識(shí)符、類型標(biāo)識(shí)符、實(shí)例標(biāo)示符以及屬性標(biāo)識(shí)符。媒體訪問控制標(biāo)識(shí)符用以將一個(gè)節(jié)點(diǎn)從同一網(wǎng)絡(luò)中的所有其他節(jié)點(diǎn)中區(qū)分開來,類型標(biāo)識(shí)符用以識(shí)別對(duì)象類型,實(shí)例標(biāo)示符用以在相同類型的所有實(shí)例中識(shí)別一個(gè)實(shí)例,屬性標(biāo)示符用以識(shí)別一個(gè)類型或?qū)嵗锏膶傩浴?br /> DeviceNet的設(shè)備子協(xié)議(Device Profile) 包含三方面的信息:設(shè)備類型的對(duì)象模型、設(shè)備類型的I/O數(shù)據(jù)格式以及配置數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)的公共接口。一個(gè)設(shè)備可能包含高達(dá)32個(gè)嵌入對(duì)象,而且這些對(duì)象都是總線可尋址的實(shí)體。根據(jù)嵌入對(duì)象的級(jí)別可以確定屬性、行為和事件。
CANopen通過對(duì)象目錄描述對(duì)象設(shè)備的功能性。目錄項(xiàng)是由一個(gè)16位索引和一個(gè)8位子索引號(hào)碼識(shí)別,數(shù)據(jù)和參數(shù)的功能被規(guī)定其中。除了用于定義數(shù)據(jù)類型的區(qū)段外,還有3個(gè)主要的區(qū)段,分別是:通訊子協(xié)議區(qū)段、標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)備子協(xié)議區(qū)段和廠商細(xì)節(jié)區(qū)段。通訊子協(xié)議區(qū)段信息對(duì)于任何CANopen設(shè)備類型都是一致的,并包含與信息、參數(shù)和功能相關(guān)的設(shè)備。這些信息參數(shù)和功能又與設(shè)備的鑒別、錯(cuò)誤管理、包括將應(yīng)用對(duì)象映射到過程數(shù)據(jù)對(duì)象的設(shè)備通訊信道的定義有關(guān)。CANopen設(shè)備子協(xié)議區(qū)段為特殊類別的基本標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的功能性提供了一個(gè)接口,其中有些條目是強(qiáng)制的,有些是可選的。強(qiáng)制的、共有的條目要確保設(shè)備在一個(gè)定義的基本方式中運(yùn)轉(zhuǎn)。主要工業(yè)設(shè)備不同的設(shè)備子協(xié)議用以提高設(shè)備的可交換性。廠商特殊的或不標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備的功能性可以通過廠商特殊子協(xié)議區(qū)段進(jìn)行提供。

3 結(jié)束語(yǔ)
文章通過對(duì)CAN、DeviceNet、CANopen在五方面的比較,使CAN總線用戶更深入的了解這幾種總線。這幾種協(xié)議最明顯的不同是信息標(biāo)識(shí)符的使用。DeviceNet基于面向連接的觀點(diǎn),CANopen基于面向信息的觀點(diǎn)。DeviceNet、CANopen協(xié)議和 CAN協(xié)議構(gòu)成了一個(gè)完整的協(xié)議體系CAN總線因其具備其獨(dú)特的設(shè)計(jì)思想、優(yōu)良的性能和高可靠性在汽車、醫(yī)學(xué)、機(jī)器人等領(lǐng)域有著很好的應(yīng)用,而CAN的高層協(xié)議DeviceNet、CANopen滿足了不同產(chǎn)品的兼容和互操作性,使得CAN總線的功能更加的豐富和適應(yīng)更加復(fù)雜的應(yīng)用,進(jìn)一步推進(jìn)了CAN總線在工業(yè)領(lǐng)域的推廣和應(yīng)用。