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通信报文总览与 CAN 帧

通信报文总览与 CAN 帧

依据 CiA 301（CANopen 应用层与通信行规）公开知识与工程惯例整理
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公开概述：CiA — CANopen

本篇之后的 10～13 按对象给出字节级报文格式与抓包示例。

1. 报文在协议栈中的位置

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应用 / 对象字典 (OD)
        │
   通信对象 COB（NMT/SDO/PDO/SYNC/EMCY/…）
        │  映射为 CAN 数据帧
   CAN 2.0A/B（ISO 11898-1）
        │
   物理层（常 ISO 11898-2，差分双绞）

CANopen 不发明新物理层：每个通信对象最终是一帧（或一组）标准 CAN 数据帧。

2. CAN 数据帧（承载 CANopen 时）

经典 CANopen CC 多用 11-bit CAN-ID：

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┌────────────┬──────┬──────────────┬─────┐
│ CAN-ID     │ RTR  │ DLC (0..8)   │ Data│
│ (COB-ID)   │ 0/1  │              │ 0-8B│
└────────────┴──────┴──────────────┴─────┘
字段 CANopen 中的含义
CAN-ID 即通信对象的 COB-ID（可配置；预定义连接集给出默认值）
RTR 远程帧；PDO 的远程请求属遗留用法，新设计少用
DLC 数据长度；PDO/SDO/EMCY 等各有规定长度
Data 协议净荷（见后续各篇）

约束（继承自经典 CAN）：

  • 单帧数据场最多 8 字节 → 单 PDO 映射总长通常 ≤ 8 字节
  • 仲裁：CAN-ID 数值越小优先级越高 → NMT 用 0x000 最高优先

3. 预定义连接集（Pre-defined Connection Set）

CiA 301 为降低配置成本，定义基于 Node-ID（1～127） 的默认 COB-ID。
公开说明亦见 CiA 对通信对象的概述页。

3.1 功能码 + Node-ID 结构（11-bit）

许多教程将 11-bit COB-ID 理解为：

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 10 … 7        6 … 0
┌──────────┬──────────┐
│ Function │ Node-ID  │
│  (4 bit) │ (7 bit)  │
└──────────┴──────────┘
功能 基址（示意） 默认 COB-ID DLC（典型）
NMT — 0x000 2
SYNC — 0x080 0 或 1
TIME — 0x100 6
EMCY 0x080 0x080 + Node-ID 8
TPDO1 0x180 0x180 + Node-ID ≤8
RPDO1 0x200 0x200 + Node-ID ≤8
TPDO2 0x280 0x280 + Node-ID ≤8
RPDO2 0x300 0x300 + Node-ID ≤8
TPDO3 0x380 0x380 + Node-ID ≤8
RPDO3 0x400 0x400 + Node-ID ≤8
TPDO4 0x480 0x480 + Node-ID ≤8
RPDO4 0x500 0x500 + Node-ID ≤8
SDO TX（Server→Client） 0x580 0x580 + Node-ID 8
SDO RX（Client→Server） 0x600 0x600 + Node-ID 8
Heartbeat / Boot-up / Node Guard 0x700 0x700 + Node-ID 1（HB/Boot）
LSS 响应 / 请求 — 0x7E4 / 0x7E5 8

以设备 EDS 与 CiA 301 正式文本为准；上表用于抓包心算与联调。

3.2 Node-ID = 5 时的速查

COB-ID 含义
0x000 NMT
0x080 SYNC
0x085 EMCY(5)
0x185 TPDO1(5)
0x205 RPDO1(5)
0x585 SDO Server→Client(5)
0x605 SDO Client→Server(5)
0x705 Heartbeat/Boot-up(5)

4. 通信对象一览（报文族）

对象 确认？ 实时性 详解文档
NMT 命令型（无应用层 ACK） 最高 10
SYNC / TIME 广播 高 10
EMCY 生产者广播 高 10
Heartbeat / Boot-up 生产者周期/事件 中 10
SDO 确认服务（请求-响应） 低 11
PDO 无协议确认（纯过程数据） 高 12
LSS 主从问答 配置期 13

官方概念页：

5. 字节序约定（读报文必备）

在 SDO 多路复用器（Index）、Abort 码、多数多字节 OD 值中：

  • 小端（Little-Endian）：低字节先出现在 CAN Data 中
  • 例：Index 0x6040 → 线上字节序列 40 60

PDO 映射净荷中的多字节对象同样按对象字典规定的端序（通常小端）拼接。

6. 抓包入口命令

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candump -td can0
# 或
candump can0,000:7FF   # 视工具语法过滤

解码顺序建议：先认 COB-ID 族 → 再拆 Data 字节 → 再对 OD/映射表。

下一篇：10-NMT-SYNC-TIME-EMCY-Heartbeat报文格式.md

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