CANOpen轻松入门之过程数据对象（PDO）和服务数据对象（SDO）

摘要：CANopen是一种架构在控制局域网路(Controller Area Network, CAN)上的高层通讯协议，对其协议的学习很多人都觉得有难度，看来看去都觉得是云里来雾里去的，本文将让CANOpne协议不再那么神秘，带你跨过CANOpen学习道路的第一道门槛。

应用CANopen时，需要传递的配置信息和应用信息都放在过程数据对象PDO(Process data object)和服务数据对象SDO (Service data object)里面。这些对象就和市场上卖水果的箩筐，大小是一样的，只是装的东西(应用数据)不一样，如图1所示。这就是CiA301协议所规定的基础协议——“箩筐”，而CiA4xx的子协议或者用户自定义的对象就是“箩筐”里面的东西。



图1 PDO和SDO就像水果箩筐

PDO和SDO的通讯区别在于，PDO属于过程数据，即单向传输，无需接收节点回应CAN报文来确认，从通讯术语上来说是属于“生产消费”模型。如图2所示。



图2 生产消费模型

而SDO属于服务数据，有指定被接收节点的地址(Node-ID)，并且需要指定的接收节点回应CAN报文来确认已经接收，如果超时没有确认，则发送节点将会重新发送原报文。这种通讯方式属于常见的“服务器客户端”的通信模型，即我们通常所说的轮询式。如图3所示。



图3 服务器客户端模型

对于PDO和SDO的报文ID分配，为了减少网络的组态工作量，CANopen预定义了强制性的缺省标识符(CAN-ID)分配表，该分配表是基于11位CAN-ID的标准帧格式。将其划分为4位的功能码(Function-ID)和7位的节点号(Node-ID)。如图4所示.


图4 PDO和SDO的预定义连接ID分配

在CANopen里也通常把 CAN-ID 称为COB-ID(通信对象编号)。所以我们可以分清楚两个易于混淆的名称：

COB-ID：Communication Object Identifier,即 CANopen中对某种通讯对象的报文帧ID，即CAN报文的11位ID。代表了一种通讯含义。

Node-ID：节点ID号，即CANopen网络中的节点地址，CANopen规定了逻辑上最大128个节点，所以Node-ID最大为128(7位)。
COB-ID和Node-ID无必然联系，但在过程数据对象(PDO)和服务数据对象(SDO)中，COB-ID中包含了Node-ID。

由于需要区分每个CANopen节点的输入和输出，所以PDO分为TPDO(发送PDO)和(接收RPDO)，发送和接收是以CANopen从站节点为参考(如果CAN主站就相反)。TPDO和RPDO分别有4个数据对象(如TPDO有TPDO1、TPDO2、TPDO3、TPDO4;RPDO有RPDO1、RPDO2、RPDO3、RPDO4)，每种数据对象就是1条CAN报文封装，如表1所示，这些都是数据收发的容器，就像图 1所示，水果箩筐为使用者准备好，就看使用者在里面放什么水果了。

而SDO就相对比较简单固定，发起通讯的“问”SDO的CAN帧ID就是600h +node-ID，这里的Node-ID是被问的节点地址，而被问的节点应“答”SDO的CAN帧ID就是580h +node-ID。一般在CANopen网络中，只有NMT主机能发起SDO通讯，进行节点参数配置或者关键性参数的传递。当然从节点也可以对其他从节点发起SDO通讯。

如表1所示。为CANopen预定义报文的PDO报文和SDO报文中的ID分类。使用者务必牢记!



表1 PDO与SDO的CAN-ID定义

XGate-COP10嵌入式CANOPEN从站模块是ZLG致远电子开发的一款拥有自主知识产权的CANopen从站通信模块。内部已经集成了CANopen从站协议栈代码，使用简单的串口通信协议即可实现与XGate-COP10的通信，并提供串口通信协议标准C文件，使现有的设备以最快的速度拥有CANopen通信能力。