如何快速实现CANopen网络的组建与配置
canopen协议兴起于欧洲，现阶段在欧洲特别是工业发达的德国几乎所有的设备都提供canopen的支持，我国工业还相对的落后，正处在引进国外先进设备的阶段，这就要求我们懂得canopen通信协议，同时能够利用canopen设备正确的组建一个适合特定应用的canopen网络。canopen的多种数据传输方式为各种应用提供优异的解决方案，普遍应用于数据采集与传输、电机控制、汽车电子、电池充电控制以及纺织等行业。
1. canopen从站/主站特点 具有网络管理（network management：简称nmt）主机功能的设备通常被称为canopen主站设备，通常也具有服务数据（service date object：简称sdo）客户端功能。反之具有网络管理（nmt）从机功能的设备通常被称为canopen从站设备，且其必须具备有服务数据服务器功能。这样canopen主站设备就可以控制从站以及读写canopen从站设备的对象字典。
（1）canopen从站特性canopen从站在canopen网络中拥有唯一的节点地址，并且能独立完成特定的功能，例如数据采集、电机控制等等。对实时性要求高的数据，通常通过实时数据过程（process data object：简称pdo）进行传输，因此canopen从站应当支持一定数量的pdo传输功能。根据canopen协议ds301 v4.02的定义，每个从站都预定义了4个tpdo（transmit process data object：简称tpdo）和4个rpdo（receive process data object），另外从站也应具有节点/寿命保护或心跳报文以及生产紧急报文等功能。每个canopen从站都应有一个对象字典，描述了从站所具有的应用参数和通信参数。
（2） canopen主站特性canopen主站在网络所起的作用有别于canopen从站，通常canopen主站在网络中负责网络管理、从站参数配置以及从站数据的处理，其并不一定具有特定的功能，但也有自己的对象字典和唯一的节点地址。
2. canopen网络组建 由于canopen是基于can总线的一种应用层协议，因此其网络组建与can总线一致，典型的总线型结构，从站和主站都挂接在该总线上即可，在一个canopen网络中只能有一个主站设备和若干个从站设备同时工作。canopen网络布线时选用带屏蔽双绞线，提高总线抗干扰能力。表1所示为can通信波特率与总线长度的关系。注意网络中的各节点的支线长度不易过长，波特率大于100kbps的情况下，支线总长度不应大于30m，单个节点的支线也不应大于60cm.
表1总线长度与波特率关系
（1）基本的canopen网络结构
图1 canopen基本网络结构
图1所示为canopen网络的基本结构，在该网络中有一个canopen主站，负责管理网络中的所有从站，每个设备都有一个独立的节点地址（nodeid）。从站与从站之间也能建立通信，通常需要事先对各个从站进行配置，使各个从站之间能够建立起独立的pdo通信。
（2）复杂的canopen网络结构
图2带网关设备的canopen网络
图3所示为带有网关设备的canopen网络，与基本的canopen网络相比，该网络中增加了一个canopen网关设备，该网关设备可以是canopen转devicenet、profibus、modbus或其它的设备。在canopen网络中，我们也可把该网关设备作为一个从站设备或者是canopen主站设备。
3. canopen网络中从站的配置 canopen从站设备在出厂时都设定有默认参数，并且这些参数都与节点地址绑定，例如实时数据传输pdo，其预定义连接集定义了其默认的参数有4个tpdo和4个rpdo，其cob-id（communication object -id）如表2所示。在一些应用简单的场合只需要采用默认设置即可进行正常通信，但对于一些应用比较复杂的场合，则需要对从站进行相应的配置，最常见的配置参数有pdo的cob-id、pdo映射参数、以及节点/寿命保护等参数。
表2 pdo预定义链接
canopen网络中，对从站的参数配置或获取都是通过sdo进行传输，因此从站和主站都必须支持sdo传输才能进行正常的配置。为了快速配置从站设备，在配置从站之前通过nmt使整个网络设备进入到预操作状态。
（1）通信参数配置canopen设备的通信参数包括pdo的cob-id、传输类型、禁止时间以及映射参数等。其参数配置顺序如图3所示。
图3通信参数配置顺序
在配置pdo的通信参数时，首先禁止pdo通信，根据ds301 v4.02的定义，当cob-id的最高位（第31位）为1时即可禁止该pdo通信，禁止pdo通信操作示例如图4所示。需要注意的是只有在pdo禁止的情况下，相应的传输类型、映射参数以及cob-id的值才能被改变，否则试图以任何方式去更改都会出现错误。
（2）其它参数的配置除了通信相关的参数之外，canopen设备还有一些与安全相关的参数，例如节点/寿命保护或者心跳报文。根据ds301 v4.02的定义，同一个canopen从站中只可能使用节点/寿命保护或心跳报文的一种。节点/寿命保护可以实现双向保护，即主站可监控从站的状态，而从站也可监控主站是否在线。心跳报文只是一种单向的保护机制，心跳报文的消费者可以监控到心跳报文生产者的状态。在网络总线负载较大的情况下，建议使用心跳报文的保护机制来减轻总线负载。
图4禁止pdo通信方法
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（1）canopen从站特性canopen从站在canopen网络中拥有唯一的节点地址，并且能独立完成特定的功能，例如数据采集、电机控制等等。对实时性要求高的数据，通常通过实时数据过程（process data object：简称pdo）进行传输，因此canopen从站应当支持一定数量的pdo传输功能。根据canopen协议ds301 v4.02的定义，每个从站都预定义了4个tpdo（transmit process data object：简称tpdo）和4个rpdo（receive process data object），另外从站也应具有节点/寿命保护或心跳报文以及生产紧急报文等功能。每个canopen从站都应有一个对象字典，描述了从站所具有的应用参数和通信参数。
（2） canopen主站特性canopen主站在网络所起的作用有别于canopen从站，通常canopen主站在网络中负责网络管理、从站参数配置以及从站数据的处理，其并不一定具有特定的功能，但也有自己的对象字典和唯一的节点地址。
2. canopen网络组建 由于canopen是基于can总线的一种应用层协议，因此其网络组建与can总线一致，典型的总线型结构，从站和主站都挂接在该总线上即可，在一个canopen网络中只能有一个主站设备和若干个从站设备同时工作。canopen网络布线时选用带屏蔽双绞线，提高总线抗干扰能力。表1所示为can通信波特率与总线长度的关系。注意网络中的各节点的支线长度不易过长，波特率大于100kbps的情况下，支线总长度不应大于30m，单个节点的支线也不应大于60cm.
表1总线长度与波特率关系
（1）基本的canopen网络结构
图1 canopen基本网络结构
图1所示为canopen网络的基本结构，在该网络中有一个canopen主站，负责管理网络中的所有从站，每个设备都有一个独立的节点地址（nodeid）。从站与从站之间也能建立通信，通常需要事先对各个从站进行配置，使各个从站之间能够建立起独立的pdo通信。
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图3所示为带有网关设备的canopen网络，与基本的canopen网络相比，该网络中增加了一个canopen网关设备，该网关设备可以是canopen转devicenet、profibus、modbus或其它的设备。在canopen网络中，我们也可把该网关设备作为一个从站设备或者是canopen主站设备。
3. canopen网络中从站的配置 canopen从站设备在出厂时都设定有默认参数，并且这些参数都与节点地址绑定，例如实时数据传输pdo，其预定义连接集定义了其默认的参数有4个tpdo和4个rpdo，其cob-id（communication object -id）如表2所示。在一些应用简单的场合只需要采用默认设置即可进行正常通信，但对于一些应用比较复杂的场合，则需要对从站进行相应的配置，最常见的配置参数有pdo的cob-id、pdo映射参数、以及节点/寿命保护等参数。
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canopen网络中，对从站的参数配置或获取都是通过sdo进行传输，因此从站和主站都必须支持sdo传输才能进行正常的配置。为了快速配置从站设备，在配置从站之前通过nmt使整个网络设备进入到预操作状态。
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图3通信参数配置顺序
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