在上一篇文章中，我們對CANopen框架和CANopen的7種服務類型進行了簡要介紹，而在本篇文章中，我們將展開介紹CANopen的對象字典、SDO和PDO等內容。本系列文章主要是對CANopen協(xié)議進行介紹，主要內容包括對象字典、服務、SDO、PDO和主/從站節(jié)點等。如需CANopen軟硬件解決方案或培訓服務，可通過400-999-3848或support@hkaco.com聯(lián)系虹科工業(yè)控制團隊！

前文回顧：

虹科干貨 | 最簡單實用的CANopen介紹，看完你就明白了（1）

虹科干貨 | 最簡單實用的CANopen介紹，看完你就明白了（2）

在7個CANopen服務中，PDO和SDO服務特別重要，因為它們構成了大多數CANopen通信的基礎。下面我們將進行詳細介紹，但在此之前我們需要了解CANopen的一個核心概念：對象字典。

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對象字典OD

Object Dictionary

所有的CANopen節(jié)點必須有一個對象字典（OD），對象字典是一個標準化結構，包含描述CANopen節(jié)點行為的所有參數。OD條目通過一個16位的索引和8位的子索引進行查詢。例如，符合CANopen標準的節(jié)點OD的索引1008（子索引0）包含節(jié)點設備名稱。

具體來說，對象字典中的條目由屬性定義的：

?

索引：對象的16位地址

?

對象名稱：制造商的設備名稱

?

對象代碼：數組、變量或記錄

?

數據類型：例如VISIBLE_STRING、UNSIGNED32或記錄名稱

?

訪問：“rw”（讀/寫），“ro”（只讀）或 “wo”（只寫）

?

類別：這表明參數是強制性的還是可選的

OD標準化部分

在對象字典被分成標準化的部分中，有一些條目是強制性的，而另一些是完全可定制的。重要的是，一個設備（例如一個從站設備）的OD條目可以被另一個設備（例如一個主設備）通過CAN訪問，例如使用SDO。這可能讓主站改變從站節(jié)點是否通過特定的輸入傳感器記錄數據，或改變從站發(fā)送心跳的頻率。閱讀電子數據表和設備配置文件可以幫助理解OD。

電子數據表（EDS）

在實踐中，配置/管理復雜的CANopen網絡將會用到一些合適的軟件工具。為了簡化這一點，CiA 306標準定義了一種人類可讀且和機器友好的INI文件格式，作為設備OD的“模板”——例如 “ServoMotor3000”。此EDS通常由供應商提供，包含所有設備對象（但不包括值）的信息。

設備配置文件（DCF）

假設一家工廠購買了一臺ServoMotor3000，以整合到他們的傳送帶上。在操作過程中，操作員編輯了設備的EDS，并在EDS中添加了特定的參數值或改變了每個對象的描述名稱。這樣一來，操作者就有效地創(chuàng)建了所謂的設備配置文件（DCF）。有了這個文件，ServoMotor3000便能夠集成到現(xiàn)場的特定CANopen網絡中。

查看真實的EDS/DCF示例是理解CANopen對象字典的最佳方法之一，在下圖中，您可以留意EDS和DCF對象條目之間的區(qū)別以及DCF如何包含特定的參數值。

此外，我們建議到官網上查看CiA 306標準，通過實際的例子對OD、EDS和DCF有更深入的了解。

如前文所述，DCF通常在設備集成時創(chuàng)建。然而，經常需要在初始配置后讀取或改變一個節(jié)點的對象值——這就是SDO服務的作用所在。

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服務數據對象SDO

配置CANopen網絡

SDO服務允許CANopen節(jié)點通過CAN網絡讀取/編輯另一個節(jié)點的對象字典的值。正如在“通信模型”中提到的，SDO服務使用“客戶端/服務器”模式。具體來說，一個SDO “客戶端”與一個專門的SDO“服務器”發(fā)起通信。其目的可以是更新一個OD條目（稱為“SDO下載”）或讀取一個條目（“SDO上傳”）。在簡單的主/從網絡中，具有NMT主站功能的節(jié)點充當所有NMT從站節(jié)點讀取或寫入其OD的客戶端。

示

例

客戶端節(jié)點SDO下載：

客戶端節(jié)點可以通過在 CAN 幀下方的廣播來啟動到節(jié)點 5 的 SDO 下載 - 這將觸發(fā)節(jié)點 5（并被其他節(jié)點忽略，見上圖）。SDO“接收”（即請求）CAN 幀如下所示：

SDO消息變量解釋

首先，COB-ID 605反映了“SDO接收”的使用（COB-ID 600 +節(jié)點ID）

CCS（客戶端命令指定符）是傳輸類型（例如，1：下載，2：上傳）

n是字節(jié)區(qū)4-7中不包含的字節(jié)數（如果e和s被設置為有效）

e表示“加速傳輸”，且所有數據都在單個CAN幀中（如果有設置）

s表示數據大小顯示為n（如果有設置）

索引（16位）和子索引（8位）反映了要訪問的OD地址

最后，節(jié)點5將相應字節(jié)4-7中包含的相關數據

一旦主站節(jié)點（客戶端）發(fā)送CAN幀，從站節(jié)點5（服務器）通過COB-ID 585的“SDO傳輸”進行響應。響應包含索引/子索引和4個空數據字節(jié)。自然，如果客戶端節(jié)點請求上傳（即從節(jié)點5OD讀取數據），節(jié)點5將響應字節(jié)4-7中包含的相關數據。此外，對于更大的數據場景，可以使用SDO分段/塊進行傳輸。

一般來說，SDO很靈活，但也會帶來較高的成本，這使得SDO不太適合實時操作數據。這就是PDO的用武之地。

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過程數據對象PDO

操作CANopen網絡

CANopen的PDO服務用于在CANopen節(jié)點之間有效地共享實時操作數據。例如，PDO將攜帶來自壓力傳感器的壓力數據或來自溫度傳感器的溫度數據。原則上，SDO服務也能實現(xiàn)共享實時操作數據，但由于單個SDO響應只能攜帶4個數據字節(jié)，出于成本原因，我們不建議這么做。

此外，假設一個主站節(jié)點需要來自節(jié)點5的兩個參數值（例如“SensTemp2”和“Torque5”）。如果通過SDO來實現(xiàn)，需要4個完整的CAN幀（2個請求和2個響應）。相比之下，一個PDO消息可以包含8個完整的數據字節(jié)，而且它可以在一個幀內包含多個對象參數值。因此，在SDO服務中至少需要4個報文，而在PDO服務中則可能只需要1個報文就可以完成。

PDO通常被看作是最重要的CANopen協(xié)議，因為它承載了大量的信息。下面我們將介紹CANopen的PDO服務是如何工作的。

PDO服務使用的是“消費者/生產者”模型。因此，生產者 "生產數據"，它使用發(fā)送PDO（TPDO）將其傳送給“消費者”（主站）。反之，它可以通過“接收PDO”（RPDO）從消費者那里接收數據。例如，生產者節(jié)點可以被配置為對應的同步觸發(fā)，例如每隔100ms廣播給消費者。然后，節(jié)點5可以在傳輸帶有COB-ID 185的PDO下廣播：

請注意這里的數據字節(jié)是如何裝入3個參數值的。這些值反映了節(jié)點5的特定OD條目的實時數據。使用這些信息的節(jié)點（消費者）需要知道如何解釋PDO數據字節(jié)。

在某種程度上，PDO服務有點像J1939 PGN和SPN，這類似于特定J1939 參數組(PG)如何在 8 個數據字節(jié)中包含多個 SPN/信號（也稱為數據參數）。J1939 CAN 幀不需要在“解碼”信息上浪費數據字節(jié)，因為相關節(jié)點（以及外部工具通過例如J1939 DBC 文件或 J1939 PDF 標準）知道這一點。問題在于，在 CANopen 中，這些“PDO 映射”通常是可配置的，并且可以在創(chuàng)建 DCF 或通過 SDO 服務期間進行更改。

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HongKe Solutions

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