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Hilscher Gesellschaft für Systemautomation mbH
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CANopen

Historie
Entwickelt	1985 Layer 1, 2 Bosch AG Layer 7 CiA
Norm	ISO 11898
Anwender-vereinigung	CAN in Automation www.can-cia.org
Markt	Europa

Das CAN Protokoll wurde ursprünglich von BOSCH für den europäischen Automobilbereich entwickelt, um im Auto teuere Verkabelung durch ein günstiges Netzwerkkabel zu ersetzen. Als ein Ergebnis hat das CAN Protokoll eine schnelle Reaktion und hohe Zuverlässigkeit, wie es z.B. für die Steuerung der ABS Bremsen und Airbags notwendig ist. Daraus hat sich ein Kommunikationsstandard für den Einsatz in der Automatisierungstechnik entwickelt.

ControllerAreaNetwork allgemein ist ein Linien-Netzwerk. Jeder Teilnehmer hört alle Nachrichten der anderen und darf jederzeit Nachrichten senden. Gleichzeitige Buszugriffe der Teilnehmer werden durch Arbitrierung innerhalb des 11 Bit Nachrichtenkopfes (Identifier) erkannt und aufgelöst (CSMA/CA). Der Kopf bestimmt dabei die Priorität der Nachricht, wobei jede bis zu 8 Bytes Nutzdaten enthalten kann.

Systemdaten
Max.Teilnehmer	127
Max. Baudrate	1 MBaud
Max. Ausdehnung	5000 m @10 kBaud 40 m @1 MBaud
Buszugriff	CSMA/CA
Kommunikation	Master / Slave
Max. E/A-Daten	4064 Byte Eingänge 4064 Byte Ausgänge
E/A-Verbindung	zyklisch synchron fernabfragend
Nachrichten-kanal	SDO praktisch unbegrenzte Datenmenge

Die Übertragungsraten im CANopen reichen von 10 kBaud bis zu 1 MBaud. Die CANopen Spezifikation CiA DS-301 definiert für die 2048 möglichen CAN-Nachrichten spezielle Funktionen. Das Schema der Vergabe ist dabei nach dem Master/Slave Prinzip ausgelegt und erlaubt eine Punkt-zu-Punkt Verbindung zwischen einem Master und 127 Knotenteilnehmern. Auch Broadcast Übertragungsarten wie die synchronisierte Übertragung von Daten oder Slave zu Slave Kommunikation werden unterstützt.

Aufgrund unterschiedlicher Anforderungen ergeben sich zwei Datenarten. PDOs (Prozess-Daten-Objekte) sind Echtzeitdaten die es schnell zu übertragen gilt, mit hochprioren Identifiern. Es können dabei nur maximal 8 Bytes pro Nachricht versendet werden. Die Daten einer Nachricht sind über das Netzwerk konfigurierbar. Man spricht hier vom sogenannten PDO-Mapping. PDOs lassen sich ereignisgesteuert, fernabfragend oder synchronisiert übertragen.

Kenndaten der CANopen-Slave Implementation

Profile	CiA DS-301
Min. Boot up	ja
Emergency Message	von Applikation vorgebbar
Heartbeat	ja
PDO	bei Änderung
PDO Mapping	ja
Prozessabbild	max. 510 Byte

Kenndaten der CANopen-Master Implementation

CANopen Knoten	max.127
Min./Max Boot up	Bootup Sequenz parametrierbar
Emergency Message	Pufferung von bis zu 64 Messages pro Knoten
Life Guarding	Guard-Time und Life time Faktor einstellbar
PDO	unbegrenzte Anzahl PDOs pro Knoten
Übertragung	zyklisch bei Änderung sychron fernabfragend
SDO	Up- und Download-Dienst 246 Bytes pro Nachricht
Prozessabbild	max. 7 KByte

Performance CANopen Implementation

@ CIF 50-COM, CIF 30-COS, 1 MBaud, zyklisch

Buszykluszeit	4,58 ms ´ 8,52 ms 12,21 ms	@16 Slaves mit 8 Bytes @16 Slaves mit 2 Bytes @16 Slaves mit 16 Bytes
Reaktionszeit	1,16-1,48 ms	@1 Slave mit 1 Byte