2024年4月4日发(作者：)

CANopen 简介

CANopen, an overview

CANopen 是基于CAN的高层网络协议，是具有高

度灵活配置能力的标准化嵌入式网络。CANopen

一开始是被设计为面向电机控制的机械控制网络，

比如储运系统。如今，他已经被使用在许许多多的

领域当中，医疗设备、越野车辆、海事电子设备、

公共运输系统、楼宇自动化等等。

CANopen 一开始是在Bosch 主持的Esprit 项目中

开发的。1995年，CANopen定义被提交到

CAN in Automation (CiA)国际用户和工厂组织。现

今，他已经成为国际标准CENELEC EN 50325-4。

现在，CANopen是基于CAN(Controller Area

Network)的分布式自动化系统标准应用。其特点包

括：

• 基于生产者-消费者机制，传输具有严格时

间要求的数据

德国思泰电子有限公司

(SYS TEC electronic GmbH)

是一家在德国拥有自主产品的

高科技开发公司。思泰电子

（SYS TEC）致力于CAN及

CANopen产品开发始于1995

年，并且拥有CANopen协议栈

原码、软件工具和

CAN/CANopen相关的硬件产

品，比如CAN总线接口、

CANopen PLC和I/O设备以及

32为单片机组件。

• 标准化的设备描述（数据，参数，功能，程序）由被叫做“对象字典”("object

dictionary")的形式实现。通过基于客户端-服务器（client-server）机制的标准传

输协议(SDO协议) 访问设备中的这些“对象”

• 标准化的设备监视（node guarding/heartbeat），网络管理（NMT messages,

boot-up messages）和错误控制（emergency messages）服务

• 支持同步操作（SYNC messages）的标准化系统服务，中央时间戳消息

• 通过总线，远程配置波特率和设备ID号的标准化功能

• 通过被叫做“预定义连接集”（ "predefined connection set"）的形式实现标准

化的CAN-ID分配（根据node-ID）

CiA成员开发生成的标准化profile文件（设备，接口和应用profile）简化了集成CANopen

网络系统的系统设计工作。目前市场上有很多成品设备、工具以及协议栈，且价格合理。

对于系统设计者，能够重复使用应用软件是非常重要的。这不但需要通信的兼容性还需

要保证设备的互用性和互换性。在CANopen设备和接口profile中定义的应用对象实现了

CANopen设备的互换性。通过profile描述增加通用功能，CANopen为生产厂商定义其

设备功能提供了足够的灵活性和开放性。

CiA301“CANopen应用层和通信Profile”，目前的版本是4.1，描述了基本CANopen

通信原则和基本CANopen通信服务。CiA302“附加应用层功能” 定义了对扩展的通信

机制的描述。CiA302定义了基于CiA301通信机制的重要扩展，比如“智能”设备。特

别是可编程控制器，像PLC，HMI或者CANopen配置和管理工具。CiA303描述了标准

的和建议使用的线缆、管脚分配、标准化的LED 状态显示和SI单元。

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CANopen 简介

CiA305定义了“layer setting services”（LSS）。LSS是用来远程配置node-ID和CAN

总线比特率的。CiA306定义了配置网络或设备时使用的电子数据表单（EDS）。CiA311

包含了对用来描述CANopen设备的XML图解的描述。还有一些是对框架和应用程序

profile的定义，比如CiA304（“安全相关通信框架”）和CIA307（“海事电子设备框

架”）

以CiA301和CiA302作为CANopen基础，还有许多附加定义，包括对设备的定义（比如：

I/O，倾角计和编码器）、对应用的定义（比如：电梯）。这些被称作设备profile和应用

profile，定义了强制和可选的数据字典入口，用来访问设备功能。将所有可能的功能和

变体定义在一个标准设备/应用中会使得维护和实现都相当的困难。为此，所有的Profile

都可以包含“生产商定义对象”作为标准对象入口的补充。通过这些被称为“生产商定

义profile范围”的对象，就可以实现和访问扩展的（即不包含在标准profile定义中的）

功能，数据和参数（比如，为了产品测试，扩展I/O过滤）。当然，使用设备profile的目

的是实现同类产品的互换性。应用profile的定义为将不同厂商提供的遵循各自定义规范

的设备集成在系统中提供便利。比较知名的设备profile应该说是CiA401（“通用I/O模

块的设备Profile”）。他定义了模拟量（/数字量）输入输出接口和参数意义。CiA401

定义了将近2040个数字量输入输出通道和255个模拟量输入输出通道的对象字典入口。

通过特定对象字典入口还可以实现参数化的输入输出响应动作。设备profile还可能包含

附加的错误代码、数据类型、设备状态机、甚至更多附加信息。CAN in Automation组

织会不断的维护和更新所有的定义。根据生产需要，新的定义会由被叫做“兴趣小组”

（IG）的成员共同开发。GI是为所有想参加者提供的平台。CAN in Automation欢迎每

一个为其提高定义的质量和可用性献计献策。

通用I/O 模块

电机控制和驱动

(伺服控制器，步进电机控制器，变频器)

变送器及闭环控制器

可编程控制器

旋转及线性编码器

比例阀和液压传送

倾角计

X射线对中仪(医疗设备)

卡车用网关

纱丝供给单元(纺织机械)

筑路工程机械

门控系统

CiA 404

CiA 405

CiA 406

CiA 408

CiA 410

CiA 412

CiA 413

CiA 414

CiA 415

CiA 416

CiA 401

CiA 402

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