学习 CANopenNode 的最终目的是：结合其 API 在 PIC18F 单片机上开发 CANopen 通信节点，并采集、传递和处理信号。
英语及专业水平有限，如有纰漏和表达不周，请及时与我联系，谢谢。

文中使用的 CANopenNode V1.1 源码和文件可以在 这里下载
新的工程已经转移到 GitHub 可以支持 PIC32 等更多的 MCU。

由于 v1.1 版本涵盖了 PIC18F 的实例和工程文件，并有详细的手册和使用指南，所以选择 v1.1 版本作为入门学习。下面的章节主要依据 教程。

CANopenNode V1.1 采用许可 GNU Free Documentaion License.

1. 介绍

通过教程，学习使用 CANopenNode 开源库开发 CANopen 网络。 它将显示如何：制作通用输入/输出设备，使用过程数据对象（传输和映射），在对象字典中使用保持性变量，为智能设备制作自己的程序，为NMT主设备使用自定义 CAN 消息，使用紧急消息 针对自定义错误等。

在后面的章节中将介绍如何使用 panel_with_PIC+LCD+keypad 或 Web_interface_with_SC1x 示例（都包含在 CANopenNode 中）或使用标准配置工具配置网络。

教程介绍了 CANopenNode 的大部分功能。 这是相当多的，教程中有很多信息。 源代码已经过测试，所以用户不应该遇到问题。 如果有问题或疑问，请联系教程原作者。

1.1 准备

1. CANopenNode 源码;
2. MPLAB IDE;
3. MPLAB C18 V3.00 +;
4. 三块带有微控制器 PIC18F458（或其他具有 CAN 的 PIC18F）和 CAN 收发器的电路板;
5. PIC 编程器（使用 MPLAB ICD2 工作正常）。
6. 熟悉使用 MPLAB IDE 和 MPLAB C18。
7. 有关 CANopen 协议的知识（在线培训 can-cia 或 esacademy，书籍)。
8. 建议：CANopen 配置工具，如 panel_with_PIC+LCD+keypad（CANopenNode 的一部分）或 Web_interface_with_SC1x （也是 CANopenNode 的一部分）或任何其他商用 CANopen 配置工具。

1.2 说明

网络例程是带有远程传感器和命令接口的空调机组。它由三个 CANopen 设备组成：

图1.1 - 简单的 CANopen 网络

1. 采集单元——独立温度传感器：
   • 基于通用输入/输出设备配置文件（CiADS401）。
   • 在每次状态改变时传输感测温度，并定期使用事件定时器（TPDO 1）。
   • 每秒产生一次心跳。
2. 动力装置——由加热器和冷却器制成的空调单元：
   • 从传感器接收温度（RPDO 0）。
   • TempLo 和TempHi 变量位于「对象字典」中。 可以通过 SDO 通信对象使用 CANopen 配置工具访问和更改它们。变量具有保持性（关机后不丢失）。 单位是[℃ 摄氏度]。
   • 打开或关闭冷却器或加热器。决定基于来自传感器，TempLo 和 TempHi 的温度。 如果设备未处于运行状态，则冷却器和加热器将关闭。
   • 在每次状态改变时传送冷却器和加热器的状态，并周期性地使用事件定时器（TPDO 0）。
   • 每秒产生一次心跳。
   • 监测来自传感器和命令接口的心跳。
3. 操作单元——一个按钮和两个 LED，可选 LCD 显示器：
   • 接收来自传感器（RPDO 0）的温度并将其显示在 LCD 上（可选）。
   • 从电源单元（RPDO 1）接收冷却器和加热器的状态，并将其显示在 LED 上。
   • 与按钮连接的 NMT 主设备。如果按下按钮，则所有网络将被设置为预操作pre-operational状态，并且如果再次按下按钮，则所有网络将被设置为可操作的 NMT 状态。如果更长时间（5 秒）按下按钮，则网络上的所有节点都将重置。
   • 每秒产生一次心跳。

除上述通信对象外，每个节点还使用 SDO，紧急和 NMT（从）通信对象。

2. 硬件介绍

例程系统的硬件由 Microchip PIC18F458 微控制器，CAN 收发器和一些状态 LED 二极管或按钮组成。可以使用 CAN 收发器 Microchip MCP 2551 或 Philips PCA82C250（图 2.1）。采用 PLLx4 模式的 8 MHz 振荡器将用于在 PIC 上获得 32 MHz。 如果使用其他振荡器频率或其他用于 CAN 二极管的引脚，则必须编辑 CO_driver.h 文件。

图 2.1 CAN 收发器与 PIC MCU 的连接

详细说明：

1. 采集单元 - 节点号 6
   • RB4 和 GND 之间接 LED - 绿色（CAN Run led），
   • RB5 和 GND 之间接 LED - 红色（CAN Error led），
   • +5V，GND 和 RA0 之间接 5 kΩ 电位器（模拟温度传感器）。
2. 动力装置 - 节点号 7：
   • RB4 和 GND 之间接 LED - 绿色（CAN Run led），
   • RB5 和 GND 之间接 LED - 红色（CAN Error led），
   • RC4 和 GND 之间接 LED - 黄色（冷却器开启）;
   • RC5 和 GND 之间接 LED - 黄色（加热器开启）。
3. 操作单元-节点号8：
   • RB4 和 GND 之间接 LED - 绿色（CAN Run led）;
   • RB5 和 GND 之间接 LED - 红色（CAN Error led）;
   • RC4 和 GND 之间接 LED - 黄色（冷却器状态）;
   • RC5 和 GND 之间接 LED - 黄色（加热器状态）;
   • RC6 和 VCC 之间接按钮带下拉电阻（NMT 主控）;
   • LCD 显示温度（这里没有实现，预留了可用的变量）。

3. MCU 编程

阅读该章节需要了解 MPLAB IDE 和 MPLAB C18 编译器的相关知识。这两个程序都必须正确安装和配置。

3.1 源代码

首先从 1.1 中的链接下载 CANopenNode-V1.10.zip。解压文件到 C 盘。

压缩包内已经为 Microchip MPLAB C18 编写了三个工程： Tutorial_Sensor，Tutorial_Power 和 Tutorial_Command。所有三个工程都使用相同的库文件。每个工程都可以用 MPLAB IDE 打开。每个工程的编译都必须不能包含错误或警告。

Project>Build options>project>general 中的文件夹设置如图 3.1 所示。

图 3.1 路径设置

完整 Include 路径是：

C：\MCC18\h; 
C：\CANopenNode\_src\CANopen; 
C：\CANopenNode\_src\CANopen\PIC18_with_Microchip_C18; 
C：\CANopenNode\_src\Tutorial_Sensor

每个工程文件夹包括以下文件：

3.2 振荡器和 CAN LED 设置

默认情况下，所有 MCU 都运行在 32 MHz。这是通过 PIC18Fxxx 微控制器中的 8MHz 外部晶振和 PLLx4 模式实现的。如果使用 CONFIG18f458.c 文件，则利用 #pragma config OSC = HSPLL 设置 PLLx4 模式，另外也可以在 MPLAB IDE 中转到 Configure>Configuration bits 并设置 OSC ： HS Oscillator, PLL Enable。如果更改了 PLLx4 模式设置，则微控制器必须重新上电，更改方可生效。

若采用其它频率的振荡器则打开 CO_driver.h 并更改宏 CO_OSCILATOR_FREQ。另一种方法是在每个工程文件中添加一个宏定义： Project>Build options>project>MPLAB C18>Macro Definitions>Add… 并写入 CO_OSCILATOR_FREQ xx，其中 xx 是振荡器频率，对于每个工程可以不同。

默认情况下，绿色 LED （CAN Run led）位于 RB4 上，红色 LED （CAN Error Error led）位于 RB5 上。引脚在 CO_driver.h 文件中定义，与振荡器的配置在同一部分。引脚也可以在那里改变。如果需要禁用 LED，请禁用宏。例如可以将其注释掉：

#define PCB_RUN_LED_INIT()  //{TRISBbits.TRISB4 = 0; PORTBbits.RB4 = 0;}
#define PCB_RUN_LED(i)      //PORTBbits.RB4 = i

3.3 采集单元编程

采集单元（Sensor）基于 Example_generic_IO 。 所有的差异都会标出来。Example_generic_IO 基于 _blank_project 和 CiADS401 ——通用输入/输出模块的 CANopen 设备配置文件。采集单元将使用 ADC 转换器和 PDO 对象通过 CAN 发送模拟量值。

以下是 CiADS401 的简短摘录：

OD，0x6000： 读 DI - 映射到 TPDO 0 的 64 位。
OD，0x6200： 写 DO - 映射到 RPDO 0 的 64 位。
OD，0x6401： 读 AI - 将 12x16 位值映射到 TPDO 1…3。
OD，0x6411： 写 AO - 将 12x16 位值映射到 RPDO 1…3。

这里将只使用 TPDO 1 的两个字节，从索引 0x6401 子索引 0x01 映射。

打开 Tutorial_Sensor 工程。

3.3.1 配置工程 - CO_OD.h 文件

代码以等宽字体显示。与 Example_generic_IO 的差异已标出。为了更好地理解源代码可以阅读源文件中每行的注释。

Setup CANopen 部分代码：

#define CO_NO_SYNC              0  //<<
#define CO_NO_EMERGENCY         1  
#define CO_NO_RPDO              0  //<<
#define CO_NO_TPDO              2  //<<
#define CO_NO_SDO_SERVER        1  
#define CO_NO_SDO_CLIENT        0  
#define CO_NO_CONS_HEARTBEAT    0  //<<
#define CO_NO_USR_CAN_RX        0  
#define CO_NO_USR_CAN_TX        0  
#define CO_MAX_OD_ENTRY_SIZE    20  
#define CO_SDO_TIMEOUT_TIME     10  
#define CO_NO_ERROR_FIELD       8  
#define CO_PDO_PARAM_IN_OD
#define CO_PDO_MAPPING_IN_OD
#define CO_TPDO_INH_EV_TIMER
#define CO_VERIFY_OD_WRITE
#define CO_OD_IS_ORDERED
#define CO_SAVE_EEPROM
#define CO_SAVE_ROM

在本节中可以定义 CANopenNode 中使用的特定对象的数量。相同的功能可能被禁用。

在我们的案例中，不使用 SYNC 对象，不接收 PDO，不使用 TPDO 0（数字输入），TPDO 1（两字节）用于传输温度传感器的模拟值，不监控其他节点。

Device profile for Generic I/O 部分配置代码：

//#define CO_IO_DIGITAL_INPUTS      //4 * 8 位数字量输入  
//#define CO_IO_DIGITAL_OUTPUTS     //4 * 8 位数字量输出  
#define CO_IO_ANALOG_INPUTS         //8 * 16 位模拟量输入  
//#define CO_IO_ANALOG_OUTPUTS      //2 * 16 位模拟量输出

Default values for object dictionary 部分配置代码：

#define ODD_PROD_HEARTBEAT  1000  
//...
#define ODD_ERROR_BEH_COMM  0x01    //<<  
#define ODD_NMT_STARTUP     0x00000000L    

心跳对象将每秒发送一次。

如果错误寄存器中的通讯错误位（索引 1001）被置位并且设备将处于 Operational NMT 状态，则设备将维持 Operational 状态。 默认行为是通信错误强制设备处于 Pre-Operational NMT状态。

在启动设备时进入 NMT 操作状态。

0x1800 Transmit PDO parameters 部分配置代码：

#define ODD_TPDO_PAR_COB_ID_0   0
#define ODD_TPDO_PAR_T_TYPE_0   255
#define ODD_TPDO_PAR_I_TIME_0   0
#define ODD_TPDO_PAR_E_TIME_0   0
#define ODD_TPDO_PAR_COB_ID_1   0
#define ODD_TPDO_PAR_T_TYPE_1   255
#define ODD_TPDO_PAR_I_TIME_1   1000    //<<
#define ODD_TPDO_PAR_E_TIME_1   60000   //<<

PDO 0 不会被发送（因为 CO_IO_DIGITAL_INPUTS 被禁用）。PDO 1 COB-ID（11 位 CAN 标识符）将为默认值 —— 0x280 + Node ID。PDO 1的抑制时间（Inhibit time）为1000*100 μs，因此 PDO 1 更新将不会比间隔 100 ms 更快。PDO 1 将在状态更改和每分钟（60000 ms）时发送 - 传输类型为 255 - 设备配置文件特定。

0x1A00 Transmit PDO mapping for PDO 1 部分代码:

#define ODD_TPDO_MAP_1_1    0x64010110L
#define ODD_TPDO_MAP_1_2    0x64010200L //<<
#define ODD_TPDO_MAP_1_3    0x64010300L //<<
#define ODD_TPDO_MAP_1_4    0x64010400L //<<
#define ODD_TPDO_MAP_1_5    0x00000000L
#define ODD_TPDO_MAP_1_6    0x00000000L
#define ODD_TPDO_MAP_1_7    0x00000000L
#define ODD_TPDO_MAP_1_8    0x00000000L

只在 TPDO 1 中发送一个模拟量，所以在 CAN 总线上只有两个字节的数据。PDO 长度是根据 CANopenNode 中的映射自动计算的。在每次状态改变时，从变量 ODE_Read_Analog_Input [0]（位于 OD 中，索引 = 0x6401，子索引 = 1，长度 = 0x10 字节）复制数据。要了解它是如何工作的，看一下来自文件 user.c 的示例代码，Write TPDOs 部分：

if(CO_TPDO_InhibitTimer[1] == 0 && (
   CO_TPDO(1).WORD[0] != ODE_Read_Analog_Input[0])){

    CO_TPDO(1).WORD[0] = ODE_Read_Analog_Input[0];
    if(ODE_TPDO_Parameter[1].Transmission_type >= 254)
        CO_TPDOsend(1);
}

Default values for user Object Dictionary Entries 部分:

    #define ODD_CANnodeID   0x06
    #define ODD_CANbitRate  3

采集单元的节点 ID 是 6，CAN 比特率是 125 kbps。

3.3.2 应用程序接口 - User.c 文件

代码以等宽字体显示。与 Example_generic_IO 的差异已标出。

头文件：

#include <adc.h>    //<<

User_Init 函数的更改：

void User_Init(void){
    // ...
    #ifdef CO_IO_ANALOG_INPUTS
    OpenADC(ADC_FOSC_RC & ADC_RIGHT_JUST & ADC_1ANA_0REF,
            ADC_CH0 & ADC_INT_OFF); //<<
    ConvertADC();
    ODE_Read_Analog_Input[0] = 0;
    ODE_Read_Analog_Input[1] = 0;
    ODE_Read_Analog_Input[2] = 0;
    ODE_Read_Analog_Input[3] = 0;
    ODE_Read_Analog_Input[4] = 0;
    ODE_Read_Analog_Input[5] = 0;
    ODE_Read_Analog_Input[6] = 0;
    ODE_Read_Analog_Input[7] = 0;
    #endif
    // ...
}

User_Process1msIsr function, section Read from Hardware 更改：

//CHANGE THIS LINE -> ODE_Read_Digital_Input.BYTE[0] = port_xxx 
//CHANGE THIS LINE -> ODE_Read_Digital_Input.BYTE[1] = port_xxx  
//CHANGE THIS LINE -> ODE_Read_Digital_Input.BYTE[2] = port_xxx  
//CHANGE THIS LINE -> ODE_Read_Digital_Input.BYTE[3] = port_xxx  
/* 添加 */  
if(BusyADC() == 0){
    ODE_Read_Analog_Input[0] = ReadADC() >> 2; //8 bit value
    ConvertADC();
}

函数每 ms 执行一次。

Eds 文件是一个文本文件，可以用于 CANopen 监视器。它现在有一些开销，因为我们没有使用数字输入和输出。

到这里采集单元部分已经结束了。你可以读取 user.c 文件，因为它是用户代码和 CANopenNode 协议栈之间的连接点。下一回，我们将从 blank 文件开始。您还可以检查 Example_generic_IO 和 _blank_project 文件夹中文件之间的差异。winmerge 是一个非常合适的工具。

3.3.3 编译，下载和测试

编译工程并下载到 PIC MCU。现在将 MCU 断电并重新上电，以确保 PLLx4 模式启用。先不要连接到网络。上电后绿色的 Green CAN run led 应该点亮。这意味着 NMT 的运行状态是Operational。红色的 Red CAN error led 应该闪烁一次，这意味着，CAN 总线是被动的。如果您在 CAN_LO 和 CAN_HI 信号上短路，则红色 Red CAN error led 灯将点亮，这表明 CAN 总线关闭。由于通讯错误，传感器并不会离开 Operational 状态。在我们的方案中，这是正常的。

2018/3/22更新，下面的部分见CANopenNode学习（2)