最近在学习CANopen协议，遇到一些小知识点，查阅后作为补充，记录在此，方便以后查询，算是读书笔记吧。

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一、CANopen协议中SYNC功能和使用

SYNC是CANopen管理各节点同步数据收发的一种方法，相当于网络节拍，基于同步的PDO按照这个网络节拍来执行实时数据的收发。SYNC属于生产/消费型通讯方式，网络中有且只有一个SYNC生产者，一般有多个消费者，其网络标识符优先级很高，一般设置为0x80，基本上除了NMT优先级最高。SYNC生产者按照固定频率发送SYNC报文，需要SYNC的节点(消费者)将其接收并计数，当计数值达到节点相应TPDO要求时，该TPDO映射的数据被发送(根据PDO传输类型也可能是映射数据更新)，此过程中SYNC生产者提供网络节拍，各消费者以节拍周期的倍数执行数据传输功能。
在CANopen网络中应用SYNC要注意以下几点：
1. SYNC并不是主节点必须的功能，不一定要和NMT放在同一节点上，实际网络应用中可以在网络中找一个任务较少、实时性好的节点来作为SYNC生产者，SYNC消费者可以有多个，但是生产者同时只能有一个存在。
2. SYNC是不带数据的，以使报文尽可能短，目的是为了加快其传输，减少网络占用。
3. SYNC发出后，需要发送数据的PDO要在规定时间段内发送数据，这个时间段叫做时间窗口(对象1006H指定)，要小于SYNC节拍周期，以便每个周期留一定时间来进行其他类型的网络通讯

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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.

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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。

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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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五、在CANopen网络中通过LSS服务设置节点地址和网络波特率

CANopen专有个子协议用来描述怎样去通过网络设置节点地址和波特率，就是CiA DSP-305，大伙都叫LSS协议，是Layer Setting Services的缩写，不太好翻译，也许可以翻译成底层设置服务协议吧。
属于主从式服务，类似于NMT的方式，占用2021(for master)和2020(for slave)两个标识符。CANopen网络中同时只能有一个节点能提供LSS Master服务，并且该节点同时也必须是NMT Master。网络上的其他节点都提供LSS Slave服务。
假设网络上除了主节点之外，其他节点都是无地址的，那么它根据什么去设置各节点地址呢？
答案是LSS地址，这跟节点的地址可不同，它理论上是全球唯一的，那么这个地址到底是什么呢？答案是对象字典1018H的内容，包括vendor-id(制造商ID)、product-code(产品码)、revision-number（修订码）和serial-number（序列号），这几个加起来就全球唯一了吧。一般要求LSS Master节点要预先知道网络上的各节点的LSS地址。
设置某个节点地址的步骤如下：
1. 通过LSS地址去将希望设置ID的节点切换到配置状态(相当于NMT的停止状态)，当然是通过LSS服务(Switch Mode Selective)。
2. 然后通过’Configure Node-ID’服务设置其节点地址。
3. 置该节点到可操作状态。不是很困难吧。
设置网络波特率要复杂一些，步骤如下：
1. 将网络上所有LSS Slave切换到配置状态，通过‘switch Mode Global’服务实现。
2. 通过’Configure Bit Timing Parameters’服务将波特率广播到每个节点中。
3. 通过‘Activate Bit Timing Parameters’服务激活新设置。将整个网络波特率切换为新设置。
4. 置网络切换回可操作状态。
这里要注意：在‘Activate Bit Timing Parameters’服务中有个switch_delay参数，该参数指定相等长度的两个延迟周期长度，是为了避免总线上出现不同的位定时参数(波特率)。每个节点在收到命令后’switch_delay’毫秒后应用新的位定时参数。在应用新参数后，节点在第二个’switch_delay’毫秒定时到之前不发送任何报文。
各节点处理位定时激活命令需要的时间可能不同，而且激活命令之前的的报文可能还在节点的接收队列中。意思就是某个节点在处理延时的过程中可能还会以旧的波特率来传输CAN报文。因此swith_delay要比网络上任何一个节点的处理时间都要长，这样才能避免一个节点已经改变了波特率，而另一个节点还在以旧的波特率工作。在第一次经过switch_delay指定的时间长度后，每个节点必须在第二个switch_delay期间完成到新波特率的切换。因而在经过了第二个switch_delay后，所有的节点都必须保证以新的波特率监听网络。
至于LSS提供的LSS地址查询等功能这里就不介绍了。