CANOpen 协议详解（⼀）：CANfestival 源码分析
有⼏点需要说明：
1.使⽤的是官⽹下载的canfestival-3源代码，下载的压缩包⽂件名是：Mongo-canfestival-3-asc-1a25f5151a8d.zip，使⽤的是源码⾥⾯⾃带的对象字典编辑器来⽣成对象字典⽂件； 2.主要解析源码⾥⾯与DS 301协议有关的代码，DS 301协议参考⽂档为301_v04000201.pdf；
3.推荐⼀个⽂档叫《CANopen轻松⼊门》，介绍了CANopen的基础知识，⼴州致远电⼦出品，写的⾮常好。还推荐⼀个⽂档《CANopen high-level protocol for CAN-bus》。
4.本⽂默认读者对CANopen有所了解，不涉及CANopen的基础知识。
1.CANOpen node structure
canfestival⾥⾯最核⼼的⼀个结构体，就是这个节点数据结构体，这个结构体包含了⼀个CANOpen节点（node）需要⽤到的所有数据信息。这个结构体定义在data.h⽂件中，源码如下：struct struct_CO_Dat
a { /* Object dictionary */ UNS8 *bDeviceNodeId; const indextable *objdict; s_PDO_status *PDO_status; TIMER_HANDLE *RxPDO_EventTimers; void (*RxPDO_EventTimers_Handler)(CO_Data*, UNS32); const quick_index *firstIndex; const quick_index *lastIndex; const UNS16 *ObjdictSize; const UNS8 *iam_a_slave; valueRangeTest_t valueRangeTest; /* SDO */ s_transfer transfers[SDO_MAX_SIMULTANEOUS_TRANSFERS]; /* s_sdo_parameter *sdo_parameters; */ /* State machine */ e_nodeState nodeState; s_state_communication CurrentCommunicationState; initialisation_t initialisation; preOperational_t preOperational; operational_t operational; stopped_t stopped; void (*NMT_Slave_Node_Reset_Callback)(CO_Data*); void (*NMT_Slave_Communications_Reset_Callback)(CO_Data*); /* NMT-heartbeat */ UNS8 *ConsumerHeartbeatCount; UNS32 *ConsumerHeartbeatEntries; TIMER_HANDLE *ConsumerHeartBeatTimers; UNS16 *ProducerHeartBeatTime; TIMER_HANDLE ProducerHeartBeatTimer; heartbeatError_t heartbeatError; e_nodeState NMTable[NMT_MAX_NODE_ID]; /* NMT-nodeguarding */ TIMER_HANDLE GuardTimeTimer; TIMER_HANDLE LifeTimeTimer; nodeguardError_t nodeguardError; UNS16 *GuardTime; UNS8 *LifeTimeFactor; UNS8 nodeGuardStatus[NMT_MAX_NODE_ID]; /* SYNC */ TIMER_HANDLE syncTimer;
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先看⼀下这个结构体⾥⾯包含哪些内容。
1.1 Object dictionary 1.1.1 Node-ID
UNS8 *bDeviceNodeId ；
每个节点都有⼀个唯⼀的标识叫Node-ID，这个变量就是⽤来记录Node-ID的。
根据源码和301官⽅⽂档以及《CANopen high-level protocol for CAN-bus》⽂档来看，这个Node-ID占7位，取值的范围是：[1,127]。
判断Node-ID是否有效的源码如下，可以看到Node-ID范围是[1, 127]。
⽽有些⽹上的教程⽂档写的是[0, 127]，甚⾄有些写的是最⼤128都是不对的，需要注意0是不能作为Node-ID的。1.1.2 Index table
const indextable *objdict;
这个变量⽤来存放每个对象的索引，根据索引就能到真正存放对象数据的位置。它是⼀个结构体数
组类型，这个结构体源码如下： TIMER_HANDLE syncTimer; UNS32 *COB_ID_Sync; UNS32 *Sync_Cycle_Period; /*UNS32 *Sync_window_length;;*/ post_sync_t post_sync; post_TPDO_t post_TPDO; post_SlaveBootup_t post_SlaveBootup; post_SlaveStateChange_t post_SlaveStateChange; /* General */ UNS8 toggle; CAN_PORT canHandle; scanIndexOD_t scanIndexOD; storeODSubIndex_t storeODSubIndex; /* DCF concise */ const indextable* dcf_odentry; UNS8* dcf_cursor; UNS32 dcf_entries_count; UNS8 dcf_status; UNS32 dcf_size; UNS8* dcf_data; /* EMCY */ e_errorState error_state; UNS8 error_history_size; UNS8* error_number; UNS32* error_first_element; UNS8* error_register; UNS32* error_cobid; s_errors error_data[EMCY_MAX_ERRORS]; post_emcy_t post_emcy; #ifdef CO_ENABLE_LSS /* LSS */ lss_transfer_t lss_transfer; lss_StoreConfiguration_t lss_StoreConfiguration;#endif };
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批判理论48
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84if(!(nodeId>0 && nodeId<=127)){ MSG_WAR(0x2D01, "Invalid NodeID",nodeId); return; }
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其中subindex* pSubindex；保存⼦索引的相关信息，在CANopen中，每个对象都有16位索引和8位⼦索引。
UNS8 bSubCount；表⽰⼦索引的个数，8位⼦索引最多可以表⽰255个⼦索引。UNS16 index；表⽰索引。
定义了多少个变量，这个数组长度就是多少，例如通过对象字典编辑器⽣成的对象字典源码中，这个数组初始化的源码如下：
其中定义了16个对象，这些对象的含义后⽂会讲到。
上述⼦索引结构体subindex 的源码如下：
其中
UNS8 bAccessType；表⽰权限，有三种：RW, WO, RO。
UNS8 bDataType；表⽰这个对象⾥⾯存储数据的数据类型，数据类型的源码如下，与301⽂档中的定义完全⼀致：struct td_indextable { subindex* pSubindex; /* Pointer to the subindex */ UNS8 bSubCount; /* the count of valid entries for this subindex * This count here defines how many memory has been * allocated. this memory does not have to be used. */ UNS16 index;};
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9/**************************************************************************//* Declaration of pointed variables *//**************************************************************************/const indextable TestMaster_objdict[] = { { (subindex*)TestMaster_Index1000,sizeof(TestMaster_Index1000)/sizeof(TestMaster_Index1000[0]), 0x1000}, { (subindex*)TestMaster_Index1001,sizeof(TestMaster_Index1001)/sizeof(TestMaster_Index1001[0]), 0x1001}, { (subindex*)TestMaster_Index1017,sizeof(TestMaster_Index1017)/sizeof(TestMaster_Index1017[0]), 0x1017}, { (subindex*)TestMaster_Index1018,sizeof(TestMaster_Index1018)/sizeof(TestMaster_Index1018[0]), 0x1018}, { (subindex*)TestMaster_Index1200,sizeof(TestMaster_Index1200)/sizeof(TestMaster_Inde
x1200[0]), 0x1200}, { (subindex*)TestMaster_Index1201,sizeof(TestMaster_Index1201)/sizeof(TestMaster_Index1201[0]), 0x1201}, { (subindex*)TestMaster_Index1280,sizeof(TestMaster_Index1280)/sizeof(TestMaster_Index1280[0]), 0x1280}, { (subindex*)TestMaster_Index1281,sizeof(TestMaster_Index1281)/sizeof(TestMaster_Index1281[0]), 0x1281}, { (subindex*)TestMaster_Index1400,sizeof(TestMaster_Index1400)/sizeof(TestMaster_Index1400[0]), 0x1400}, { (subindex*)TestMaster_Index1401,sizeof(TestMaster_Index1401)/sizeof(TestMaster_Index1401[0]), 0x1401}, { (subindex*)TestMaster_Index1600,sizeof(TestMaster_Index1600)/sizeof(TestMaster_Index1600[0]), 0x1600}, { (subindex*)TestMaster_Index1601,sizeof(TestMaster_Index1601)/sizeof(TestMaster_Index1601[0]), 0x1601}, { (subindex*)TestMaster_Index1800,sizeof(TestMaster_Index1800)/sizeof(TestMaster_Index1800[0]), 0x1800}, { (subindex*)TestMaster_Index1801,sizeof(TestMaster_Index1801)/sizeof(TestMaster_Inde
x1801[0]), 0x1801}, { (subindex*)TestMaster_Index1A00,sizeof(TestMaster_Index1A00)/sizeof(TestMaster_Index1A00[0]), 0x1A00}, { (subindex*)TestMaster_Index1A01,sizeof(TestMaster_Index1A01)/sizeof(TestMaster_Index1A01[0]), 0x1A01},};
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23typedef struct td_subindex { UNS8 bAccessType; UNS8 bDataType; /* Defines of what datatype the entry is */ UNS32 size; /* The size (in Byte) of the variable */ void* pObject; /* This is the pointer of the Variable */ ODCallback_t callback; /* Callback function on write event */} subindex;
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8油压开关
UNS32 size；表⽰数据的⼤⼩，即占多少字节。
void* pObject；表⽰这个对象保存数据变量的指针，即数据真正存储的位置。ODCallback_t callback；写⼊事件时的回调函数，回调函数的函数原型如下：1.1.3 PDO structure
s_PDO_status *PDO_status;
PDO_status ⽤来保存发送PDO通信参数的数组，对每⼀个TPDO都会产⽣⼀个s_PDO_status 结构体，就算没有定义TPDO，为避免编译错误，这个数组长度也⾄少是1，这⼀点在后⾯结构体初始化的时候再说。 s_PDO_status 的源码如下：/** this are static defined datatypes taken fCODE the canopen standard. They * are located at index 0x0001 to 0x001B. As described in the standard, they * are in the object dictionary for definition purpose only. a device does not * to support all of this datatypes. */#d
efine boolean 0x01#define int8 0x02#define int16 0x03#define int32 0x04#define uint8 0x05#define uint16 0x06#define uint32 0x07#define real32 0x08#define visible_string 0x09#define octet_string 0x0A #define unicode_string 0x0B #define time_of_day 0x0C #define time_difference 0x0D #define domain 0x0F #define int24 0x10#define real64 0x11#define int40 0x12#define int48 0x13#define int56 0x14#define int64 0x15#define uint24 0x16#define uint40 0x18#define uint48 0x19#define uint56 0x1A #define uint64 0x1B #define pdo_communication_parameter 0x20#define pdo_mapping 0x21#define sdo_parameter 0x22#define identity 0x23/* CanFestival is using 0x24 to 0xFF to define some types containing a value range (See how it works in objdict.c) */
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41typedef UNS32 (*ODCallback_t)(CO_Data* d, const indextable *, UNS8 bSubindex);
1/** The PDO structure */struct struct_s_PDO_status { UNS8 transmit_type_parameter; TIMER_HANDLE event_timer; TIMER_HANDLE inhibit_timer; Message last_message;};
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可以看出这个结构体实际上保存了PDO的通信参数，只会保存TPDO的参数，不会保存RPDO的参数。其实PDO的通信参数在1.1.2讲的对象索引⾥⾯都会保存，为什么在这个地⽅要单独⽤⼀个结构体来保存，暂时不清楚。
⾸先回顾⼀下PDO 的通信参数
不论是TPDO还是RPDO都有通信参数和映射参数两种参数，通信参数有如下六种：
subindex
name type 0x01
COB ID UNSIGNED320x02
Transmission Type UNSIGNED80x03
Inhibit Time UNSIGNED160x04
Compatibility Entry UNSIGNED80x05
Event Time UNSIGNED160x06SYNC start value UNSIGNED8
这⾥先解释⼀下这六个参数是什么意思吧。
1.COB ID就不⽤过多解释了，简单来理解就是，通过COB ID可以让CAN节点知道，这⼀帧报⽂属于PDO、SDO、NMT、SYNC还是其他。
特别响非常近2.Transmission Type表⽰PDO的通信类型，有同步、异步、周期、⾮周期等，具体见《CANopen high-level protocol for CAN-bus》的Table3。取值范围是0~255，取值定义的源码如下：
3.Inhibit Time表⽰PDO发送的最⼩时间间隔，避免发送频率太快，总线负载太⼤，单位是100us。
4.Compatibility Entry这个不知道是啥，⽂档⾥⾯都没提到，先不管。
5.Event Time如果是定时发送PDO，那么这个参数表⽰的定时时间，如果这个参数为0，那么表⽰事件触发发送PDO，单位是ms。
6.SYNC start value同步起始值。当PDO为同步发送时，⽐如Transmission Type=10，那么收到10个同步包后才发送PDO，如果SYNC start value=2，那么刚开始时收到2个同步包就开始发送PDO，之后就按10个同步包发送。struct_s_PDO_status 结构体将TPDO的参数⾥的2、3、5参数单独拿出来保存，这样做的⽬的是啥，暂时不知道。另外⼀个参数是Message last_message；保存最新的TPDO message，同样不知道这样做的⽬的是啥。
1.1.4 RxPDO_EventTimers
TIMER_HANDLE *RxPDO_EventTimers;
void (*RxPDO_EventTimers_Handler)(CO_Data*, UNS32);
这两个放在⼀起，从字⾯上看都与接收PDO时间定时器有关。
1.1.5 First and Last Index /** definitions of the different types of PDOs' transmission * * SYNCHRO(n) means that the PDO will be transmited every n SYNC signal. */#define TRANS_EVERY_N_SYNC(n) (n) /*n = 1 to 240 */#define TRANS_SYNC_ACYCLIC 0 /* Trans after reception of n SYNC. n = 1 to 240 */#define TRANS_SYNC_MIN 1 /* Trans after reception of n SYNC. n = 1 to 240 */#define TRANS_SYNC_MAX 240 /* Trans after reception of n SYNC. n = 1 to 240 */#define TRANS_RTR_SYNC 252 /* Transmission on request */#define TRANS_RTR 253 /* Transmission on request */#define TRANS_EVENT_SPECIFIC 254 /* Transmission on event */#define TRANS_EVENT_PROFILE 255 /* Transmission on event */
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