CANOpen網(wǎng)絡管理與特殊協(xié)議解刨
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圖1 CAN的突發(fā)優(yōu)勢和多節(jié)點擁堵
CANopen的創(chuàng)始人是非常了解CAN總線這個特征，所以在設計CANopen時，對其定義為小網(wǎng)絡、控制信號的實時通訊：
報文傳輸采用CAN標準幀格式。即11bit的ID域，以盡量減小傳輸時間；
網(wǎng)絡控制報文均采用數(shù)據(jù)最小字節(jié)數(shù)。比如心跳報文，只有1個字節(jié)數(shù)據(jù)；
實時更新的過程數(shù)據(jù)無需接收方報文應答。即采用生產(chǎn)消費模型，降低總線負載；
需要接收方確認的配置參數(shù)一般都是采用快速單字傳輸。即1個報文最多傳送1個32字節(jié)的參數(shù)變量，避免了分幀引起的實時性降低。
以上這些定義都是為了節(jié)約時間開銷，最大限度保證實時性。同時為了減小簡單網(wǎng)絡的組態(tài)工作量，CANopen定義了強制性的缺省標識符（CAN幀ID）分配表，以減少使用者與維護者的學習時間，快速上手。
網(wǎng)絡管理（NMT）與特殊協(xié)議（Special protocols）報文ID分類
雖然CANopen的通訊發(fā)揮了CAN的特色，所有節(jié)點通信地位平等，運行時允許自行發(fā)送報文，但CANopen網(wǎng)絡為了穩(wěn)定可靠可控，都需要設置一個網(wǎng)絡管理主機NMT-Master（Network Management-Master），就像一個交響樂團的指揮家，所有節(jié)點的啟動、停止都是有他進行指揮，如圖2所示。
圖2 NMT-Master就像交響樂指揮家
NMT主機一般是CANopen網(wǎng)絡中具備監(jiān)控的PLC或者PC（當然也可以是一般的功能節(jié)點），所以也成為CANopen主站。相對應的其他CANopen節(jié)點就是NMT從機(NMT-slaves)。
NMT主機和NMT從機之間通訊的報文就稱為NMT網(wǎng)絡管理報文。管理報文負責層管理、網(wǎng)絡管理和ID分配服務。例如，初始化、配置和網(wǎng)絡管理（其中包括節(jié)點保護）。網(wǎng)絡管理中，同一個網(wǎng)絡中只允許有一個主節(jié)點、一個或多個從節(jié)點，并遵循主從模式。
另外，為了協(xié)調(diào)各個節(jié)點的同步、心跳、時間、錯誤提示等通訊控制，CANopen還定義了一系列特殊協(xié)議（Special protocols）報文。如表 1所示，為CANopen預定義報文（Pre-defined CAN-IDs）的NMT報文和特殊協(xié)議報文。
表1 NMT與特殊協(xié)議的CAN-ID定義
Object對象 | Specification規(guī)范 | CAN-ID |
NMT網(wǎng)絡管理命令 | CiA301 | 000h |
Global failsafe command全局故障安全命令 | CiA304 | 001h |
Flying master動態(tài)主站 | CiA302-2 | 071h to 076h |
Indicate active interface標示活動接口 | CiA302-6 | 07Fh |
Sync同步報文 | CiA301 | 080h |
Emergency緊急報文 | CiA301 | 081h to 0FFh（080h +node-ID） |
Time stamp時間戳報文 | CiA301 | 100h |
Safety-relevant data objects安全相關數(shù)據(jù)對象 | CiA301 | 101h to 180h |
CAN-ID就是這類報文的COB-ID，其中讀者必須需要記住的是綠色底紋的這些常用的CAN-ID含義，在研發(fā)和應用CANopen中，這三類是最為常用的NMT與特殊協(xié)議報文。
USBCAN-E-P與PCI-5010-P主站卡可為PC機拓展出CANOpen通訊接口，實現(xiàn)CANOpen協(xié)議的數(shù)據(jù)通信。作為CANOpen網(wǎng)絡的管理者，實現(xiàn)全部的CANOpen網(wǎng)絡管理（NMT）功能。
CANopen主站卡系列
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