CANopen协议学习笔记1

二、CANopen协议PDO的几种传输方式
由于PDO所传输的数据内容是无协议的且分配的标识符范围较SDO靠前,因此,其效率和优先级都是较高的,通常用于实时过程数据的传输.
PDO是生产/消费类型的通讯方式,数据只有一个生产者(发送),但是消费者(接收)可以有多个,生产者和消费者事先都已知道数据的类型和内容(通过设置PDO映射来管理).
对PDO通讯参数的设置可以实现四种通讯方式:
1. 同步传输.在收到SYNC消息后触发PDO发送,可以定义收到几个SYNC后触发一次TPDO,在有SYNC的CANopen网络中,SYNC就相当于一个网络节拍,数据根据节拍来进行固定周期的过程数据传输.比如网络中有一个压力传感器,一个温度传感器,一个物位传感器,网络中有一个HMI监控终端来实时监控三个传感器采集的数据,压力传感器可能检测的是一个快速的压力变化,那可以每隔200mS更新一次数据,温度可能需要1S更新一次数据,物位可能5S更新一次数据,(假设各传感器的数据采集周期都比数据更新周期小,如果大的话数据更新快可能没有意义,呵呵)现在我可以设置一个200mS周期的SYNC消息,压力传感器每收到一个SYNC就向HMI传输一次数据,温度传感器可以每隔5个SYNC传输一次数据,同样物位传感器就是每收到25个SYNC发送一次数据.这种通讯方式显得比较规矩,好管理,系统运行效率高,适合周期性数据更新的应用.
2. 远程请求.在需要网络上某个节点的数据的时候,我发一个远程数据请求过去,对方在接收到请求后,把我要的数据给发过来,这种方式是在我需要的时候去主动获取.
3. 定时发送.这个有别于SYNC,它是在本节点实现周期发送,通过设置PDO参数,定一个周期,每隔固定的时间向网络上发送一次PDO,它与SYNC无关,在网络设计中主要按照传感器的数据采集速度和数据更新要求来设定定时周期.
4. 事件触发.当节点的某个时间发生触发的一次数据发送,例如当某个接着报警开关的开关量采集节点的报警状态发生变化时,触发一次PDO将报警状态发送到网络上,使系统能够及时获得该报警状态信息.该方式是实时性最好的一种传输方式,特别适合系统运行出错报警和重大事件的及时处理上.
上面的几种传输方式各有所长,在CANopen网络的设计中,按照不同的应用灵活配合使用才能构建一个优秀的解决方案.

三、SDO服务
SDO是服务数据对象接口(Service Data Obiect)的缩写，顾名思义提供服务数据的访问接口，服务数据就是一些实时性要求不高的数据，一般是指节点配置参数，因此，SDO一般用来配置和获得节点的配置参数。其优先级只比心跳(Heartbeat)高。
SDO既然称之为服务，那就要有服务的提供者和使用者，提供者就是SDO server，使用者就是SDO client，在CANopen网络中每个节点都要有一个SDO server，因为每个节点的对象字典大部分对象都是通过SDO来访问的，对象字典的被访问，提供所请求的服务当然要有个SDO server。
SDO请求和应答报文都是8个字节的数据，其中包括对象字典的索引、子索引、SDO命令和数据。这里要注意和我们熟知的以太网FTP不同，SDO的上传和下载正好与之相反，FTP是从client的角度出发去理解上传和下载，SDO是以server的角度去理解的，从服务器上获得数据即对对象字典进行读操作叫做上传，往服务器上写数据即对对象字典进行写操作叫做下载。

四、怎样实现SDO服务
SDO是CANopen协议中最复杂的一部分，带有应答机制，有多种传输方式，并且完整的SDO功能节点需提供1个SDO server和多个SDO client，因此SDO的实现异常困难，协议多种传输方式的解析处理还有迹可循，多个SDO client服务和多个对SDO server的访问的协调就不容易了，这里介绍一种方法——SDO线程来解决。
注意，这里的线程可不是操作系统提供的多线程技术，况且为保证协议栈良好的移植性，在CANopen协议栈核心代码里中也不好去调与操作系统相关的库函数。我们这里的SDO线程只是借鉴了操作系统多线程机制的一套SDO服务处理方法，每个SDO线程表示的是与网络上其他节点建立的一个SDO链接，相当于在两个节点间建立一个SDO通讯路径，其中每个节点都拥有一个对这个路径的描述，在该节点看来好像建立了一个线程来负责这个路径（但决不会真的创建一个系统线程），在通讯过程中双方通过这个路径来交流，SDO通讯结束则释放该线程，每个节点可以同时与多个节点建立多个这样的路径和互不影响，就如同操作系统的线程机制一样的效果。我们知道每建立一个线程都会生成一个描述线程属性的参数表和一些私有数据，类似的，SDO线程的建立也会初始化一个对应的参数和数据结构体——SDO线程参数表，以之来描述这个SDO链接的属性并提供私有通讯数据的存储。
SDO线程参数表可以说是SDO线程的核心，所有SDO线程的建立、删除和SDO通讯都要涉及到这个参数表。参数表内容包括能够描述一个SDO访问过程的所有参数，这里不详述。

一次SDO访问是这样完成的。首先SDO发起节点(SDO client)收集足够的信息，建立一个SDO线程，说白了就是初始化SDO线程参数表，将收集的信息以特定格式放入参数表，形成一帧SDO请求，发送出去。SDO服务节点(SDO server)收到这帧请求，为它建立一个SDO线程，将这帧请求分析分解以获得足够信息来初始化这个SDO线程对应的参数表，然后程序就会按照参数表的描述去执行server的功能收集数据来满足这个SDO请求，然后将收集到的数据形成SDO应答帧返回给SDO client，如果此次请求结束则释放该线程，否则等待下一帧请求到来；SDO client在收到应答后判断该请求是否还有后续请求，无则释放此SDO线程。如果在这个过程中，SDO server 和SDO client所在节点有收到其他节点的SDO请求或需要通过SDO请求其它节点，则新建SDO线程来实现，跟上面的步骤一样，这样就可以实现多个SDO server和SDO client服务都得到实现而互不干扰，相当于双向多线铁路，可比单线爽多了。
该方法已在单片机下实现，效果还不错。

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