CANopen协议诞生及发展

OSI是Open System Interconnection的缩写，意为开放式系统互联。国际标准化组织（ISO）制定了OSI模型，该模型定义了不同计算机互联的标准，是设计和描述计算机网络通信的基本框架。OSI模型把网络通信的工作分为7层，分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。

从OSI的7层网络模型的角度来看同，CAN（Controller Area Network）现场总线仅仅定义了第1层（物理层，见ISO11898-2标准）、第2层（数据链路层，见ISO11898-1标准）；而在实际设计中，这两层完全由硬件实现，设计人员无需再为此开发相关软件（Software）或固件（Firmware），只要了解如何调用相关的接口和寄存器，即可完成对CAN的控制。如图 1所示。

图 1  CAN控制器结构

但CAN没有规定应用层。也就是没有规定与实际应用相关的逻辑，比如开关量输入输出，模拟量输入输出。所以本身对于应用来说，是不完整的。这就像铁矿石（物理层）冶炼成铁锭（数据链路层），然后针对具体应用，再加工做成汽车、轮船、钢筋、坦克、钢结构建筑等等。如图 2所示。

图 2  从物理层到应用层

因此，基本每个行业的CAN应用，都需要一个高层协议来定义CAN报文中的11/29位标识符、8字节数据的使用。但在CAN总线的工业自动化应用中，由于设备的互通互联的需求越来越多，所以需要一个开放的、标准化的高层协议：这个协议支持各种CAN厂商设备的互用性、互换性，能够实现在CAN网络中提供标准的、统一的系统通讯模式，提供设备功能描述方式，执行网络管理功能。其中包括：

应用层(Application layer)：为网络中每一个有效设备都能够提供一组有用的服务与协议。

通讯描述(Communication profile)：提供配置设备、通讯数据的含义，定义数据通讯方式。

设备描述(Device proflile)：为设备（类）增加符合规范的行为。