CANopen协议中节点间三种通信模型

关于CANopen通信协议，这些基础点你知道吗？

这期我们重点介绍下CANopen协议中，节点之间的三种不同通信模型和定义。

注意：一个CANopen网络最多可以支持127个节点。节点间主要有以下三种不同的通信模型关系：

• 主从关系（Master/Slave Relationship）
• 客户端/服务器关系（Client/Server Relationship）
• 生产者/用户关系（Producer/Consumer Relationship）

主从关系

在主从关系中，主节点控制消息流量，而从节点仅响应主节点的请求。消息可以在无需确认或需要确认的基础上进行交换。

• 对于无需确认的消息，它可以被所有节点接收、单个节点接收，或者不被任何节点接收。
• 对于需要确认的消息，主节点向从节点请求一条消息。从节点用请求的数据对帧进行响应。

主从关系是CANopen网络中最基本的关系，主要用于网络管理和节点状态控制。

• 主节点（Master）：通常是网络管理器（NMT，Network Management），负责控制整个网络的状态，例如启动、停止或复位节点。主节点通过发送NMT命令（如进入预操作状态、进入操作状态等）来管理从节点。
• 从节点（Slave）：从节点是网络中的其他设备，它们响应主节点的命令，并根据主节点的指令进入相应的状态。从节点在启动时会发送一个Boot-up报文，通知主节点其已加入网络。

主从关系主要用于网络的初始化、状态管理和节点的配置。

客户端/服务器关系

客户端/服务器关系始终是在两个节点之间建立的，并且是双向的。消息交换总是由客户端发起。客户端向服务器发送请求，并期望收到确认（通常包含响应数据）。因此，客户端/服务器关系总是至少涉及两个帧（请求/响应）。

客户端/服务器关系主要用于非周期性的数据交换，特别是通过服务数据对象（SDO）进行设备配置和参数读写。

• 客户端（Client）：通常是主节点或其他需要读取或写入从节点参数的设备。客户端通过SDO请求访问从节点的对象字典。
• 服务器（Server）：通常是从节点，它响应客户端的SDO请求，提供或接收参数数据。

这种关系基于请求/响应机制，客户端发起请求，服务器提供响应，适用于设备配置、调试和参数管理。

生产者/用户关系

生产者/用户关系用于需要快速数据交换且无需管理数据的场景。生产者发送一个帧，该帧可以被一个或多个节点（用户设备）接收。为了避免不必要的总线带宽降低，数据传输是无需确认的。

生产者/消费者关系主要用于周期性的实时数据交换，特别是通过过程数据对象（PDO）进行数据传输。

• 生产者（Producer）：生产者是数据的发送方，通常是传感器或其他需要发送实时数据的设备。生产者按照预设的触发条件（如事件、时间或同步信号）发送PDO数据。
• 用户（Consumer）：用户是数据的接收方，通常是执行器或其他需要接收实时数据的设备。用户通过映射PDO数据到自己的对象字典中，实现数据的接收和处理。

这种关系适用于实时性要求较高的场景，如控制指令的传输和传感器数据的采集。

总结

这三种关系共同构成了CANopen协议中节点间的通信模型，适用于不同的应用场景，确保了网络的高效运行和数据的正确传输。

• 主从关系：用于网络管理和节点状态控制。
• 客户端/服务器关系：用于非周期性的设备配置和参数读写。
• 生产者/用户关系：用于周期性的实时数据传输。

参考链接：

1. https://cscapehelp.hornerautomation.com/Content/Networking%20and%20Communications/NC-CANopen-Overview.htm#CANopen2
2. https://www.simmasoftware.com/canopen-explained/
3. https://www.can-cia.org/can-knowledge/canopen/