CANopen协议是一种基于控制器局域网（CAN）的应用层协议，该协议具有实时高效、组网灵活和产品兼容性高等优势，CANopen协议在国内越来越受到青睐，其应用领域也越来越多广泛，不仅应用于过程与生产自动化等领域，还涉及到医疗、铁路、军事、太阳能等等领域。目前CANopen协议由CiA（CAN in Automation）组织负责管理与推广。

对象字典是CANopen通信接口与应用程序之间接口，是CANopen协议的重要组成部分。在CANopen网络中，每个标准的CANopen设备都有一个对象字典，用来描述CANopen设备的全部功能。

一般在CANopen配置或者开发工程中，对象字典的创建与管理是一个不可缺少的步骤，同时也是保证CANopen正常通讯的重要保障。如果CANopen系统工程相对比较简单，人工编写对象字典是可行的。但是如果面对系统较复杂、通讯量庞大的CANopen工程，单纯用人工编写对象字典是很低效的，同时也很容易出现编写错误，可能给CANopen工程带来潜在的危险。为了提高对象字典的编辑效率，同时最大限度地避免对象字典的编辑错误，本文描述的一个快速可靠的对象字典生成器ODBuilder，为CANopen工程的对象字典生成与修改提供一个很好的解决方案。

一、对象字典结构与EDS文件描述

1.1对象字典结构

对象字典是一个有序的对象组，每个对象采用一个 16 位的索引值来寻址，为了允许访问数据结构中的单个元素，同时定义了一个 8 位的子索引。对象字典中索引值0000- 0x0FFF 是数据类型的定义，具体类型有固定的分区。而一个CANopen节点的对象字典相关的常用范围在 0x1000 到 0x9FFF 之间。其中，索引1000h-1FFFh描述的是通信对象（COB），如设备类型，错误寄存器，支持的 PDO 数量等等，该参数定义了CANopen接口的通信功能。索引2000h-5FFFh是预留给制造商定义的特定对象。索引000h-9FFFh是用于标准化设备子协议的对象描述，例如I/O模块子协议、驱动与运动控制设备子协议、传感器与测量设备子协议、医疗器材子协议、电梯子协议等等。CANopen 对象字典通用结构如表1所示。

表1 CANopen 对象字典通用结构

1.2 EDS文件描述

CANopen 网络中每个节点都有一个对象字典，对象字典包含了描述这个设备和它的网络行为的所有参数。而在描述CANopen设备时，使用了一种标准化的ASCII格式的描述文件，即：电子数据表（EDS）。电子数据表不仅记录了对象字典的所有参数，同时也对设备及其配置进行标准化的描述，所以EDS电子数据表是对象字典的载体与保存方式。[page]

二、对象字典的实现

通常来说，在CANopen工程中将所有的CANopen通信描述条目放在一个表格中，然后用索引来访问所有的对象。这不失是一个解决方法，不过这种方法只适用于系统简单、通信参数少、非CANopen通信标准化的产品中，而且对象字典的修改与管理工作都较为繁琐。由此本文介绍一种动态输入掩码显示各个参考的对象类型，编辑过程不断检查其正确性并修正的对象字典生成器ODBuilder。ODBuilder工具生成的对象字典，通信描述完全符合CANopen标准规范CiA DS301以及设备描述符合EDS标准文件CiA DSP306规范，具有CANopen标准化设备的通用性。

三、对象字典生成器ODBuilder

3.1对象字典生成原理

对象字典生成器ODBuilder生成对象字典的原理是根据CANopen通信协议的访问对象字典的机制，通过固定的索引、子索引来创建每一个CANopen对象字典条目。访问对象字典示意图如图3.1所示。

图3.1 CANopen访问对象字典

对象字典条目表格提供一个指向存储器中某个变量的指针，而应用程序可直接通过变量名称访问所需的条目。因此对象字典条目列表就构成了索引/子索引与对应变量名称之间的接口。

对象字典列表分为几个不同的块，目的为了方便对象的查找。通常分为用户可通过索引查找相应的列表（如通信Communication Profile Area），再通过偏移量访问该列表中所需的单元。因此在生成对象字典时为了描述索引里的单元，就先创建该单元的访问类型、数据类型和指针变量等的结构体。然后利用创建好的结构体与应用变量建立相关联的索引条目。此外，还会编辑一个包含指向子索引字段的指针列表，方便查找相关条目。

3.2对象字典生成过程

对象字典生成器ODBuilder创建一个简明树形结构的对象字典工程，方便修改与访问对象字典条目；在编辑对象字典条目过程中，无需手工输入不同条目的数据类型，直接通过下拉选项选择对应类型；在编辑过程中，ODBuilder不断检查对象字典的输入条目的正确性并提供修正参考，最后完成后可生成标准EDS文件。ODBuilder对象字典生成过程原理框图如图3.2所示。

图3.2 对象字典生成过程原理框图

3.3 创建简明树型条目

根据对象字典条目的分布特性，ODBuilder将创建的对象字典以简明的树型结构，索引值由小到大排列。用户需要访问或者修改某一条索引，可直接点击该条目就可以进行访问或修改。如图3.3所示。

图3.3 树型结构索引结构

3.4 编辑对象字典索引属性

1.根据CANopen协议CiA DSP306规范，输入不同的索引值，可灵活设定其“可选”、“制造商”、“强制”属性。以编辑0x1000h索引为例，如图3.3.1所示，通常用于Device Type，如果作为从站的产品，该索引通常为“强制”属性，ODBuilder将其自动设置为“强制”属性。

图3.4.1编辑对象字典索引属性

2.根据不同的CANopen设备的存储需要，可选择索引是否存储在非易失存储器以及ROM或者RAM中。

3.索引的对象参数、数据类型、访问类型等直接通过下拉条选择，如图3.3.2所示，另外可选该索引条目是否有PDO映射功能。[page]

图3.4.2 下拉条选项输入

4.根据对象参数属性，如果选择为变量，默认值、最小值和最大值为可输入状态。

5.子索引自动继承索引属性，无需要重新设定其存储属性、PDO映射参数。

3.5检查输入正确性

在CANopen系统工程较复杂的情况下，ODBuilder随时提示对象字典的输入，确保对象字典条目的每一个属性参数不遗漏，检查对象字典条目的输入正确性。例如，如果编辑对象字典时遗漏索引标示符（Designator）的输入，则会提示用户输入对应值。同样，遗漏索引值、对象类型、数据类型、访问类型任何一项都有相应的输入提示。如图3.5所示。

图3.4 检查输入提示

3.6导出EDS文件

当完成对象字典所有条目的编辑，ODBuilder的检查功能已经很大程度的减少对象字典的输入错误，同时导出符合CiA DSP306规范的EDS文件，该文件不仅包含了CANopen设备的对象字典所有的内容，同时也要求添加文件描述信息，设备信息等信息。如图3.6所示。

图3.6生成EDS

结语

本文在CANopen对象字典的概念基础上，进一步阐述了一种可快速可靠灵活创建对象字典的工具ODBuilder,并生成标准化EDS文件，不仅为CANopen设备的生产也为CANopen工程设备的参数配置，提供快速创建与修改对象字典的解决方案，目前该软件已经应用于多家大型医疗器材、运动控制、轨道运输等行业设备的对象字典生成。

参考文献

[1] Olaf pfeiffer, Andrew Ayre, Christan Keydel，embedded networking with CAN and

CANopen [M], 2008, 42-56

[2](德)Holger Zeltwanger 著，周立功，黄晓清，严寒亮译，现场总线 CANopen 设计与应

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[3]CiA Draft Standard 306，Version 1.3，01 January 2005

[4] CANopen Object Dictionary Software ODBuilder Manual, Edition August 2008