保持对技术的好奇心，拓宽知识的边界，提高认识的分辨率 —— Lizzy
1，背景介绍
控制器局域网总线（CAN，Controller AreaNetwork）是世界上应用最广泛的现场总线之一。CAN接口可能是性价比最高的总线接口，通讯速度可达1Mbps，百度搜索显示最便宜的CAN接口，含贴片式CAN微控制器和收发器，价格在10元以内。与此同时，CAN总线的实现也比绝大多数现场总线要简单，因此深得研发人员的青睐。在可选多种总线接口的自动化仪表或者设备中，通常CAN接口是最便宜甚至是免费的选项，而某些经济型产品甚至只支持CAN总线，尤其是一些新研发的国产设备，或者厂家开发的自用设备。
CAN通讯的最大特点是它工作于多主方式。CAN网络中没有主站从站的说法，统一叫做CAN节点。CAN节点也没有地址，每个节点都可以主动向总线发送数据。多节点同时发送数据时，根据报文标识符来竞争总线访问优先权。
CAN通讯还有一个特点：所有节点总是同时收到相同数据，所以各节点之间数据通信实时性强，并且容易构成冗余结构，提高系统可靠性和系统灵活性。相比于RS-485在实时性、可靠性方面优势明显，因为后者只能构成主从式结构系统，通信方式也只能以主站轮询的方式进行。
从发展历史来看，CAN总线诞生于1986年，没有查到CANopen的诞生年份，百度搜索到最早的CANopen文档发布于1996年。而Profibus成为欧洲标准现场总线也是在这一年。我个人理解是，CAN总线是针对RS485通讯的种种不足而推出的一种总线。其后的CanOpen、Profibus、DeviceNet，则分别在CAN和RS485的基础上，区分出了主站和从站，毕竟在自动化设备上，变频器和变频器之间不必通讯，而所有变频器都要和控制器通讯。用一个专门的硬件来实现与底层设备的数据通讯，而不必占用控制器的CPU来运行CAN或RS485通讯代码，这是现场总线分出主站和从站的根本目的。所以，CAN相对于RS485是先进的，相对于CANopen、Profibus等总线，自动化工程师使用起来就不那么方便了。因为今天的自动化工程师，已经熟悉了Profibus、Devicenet、CanOpen的使用，习惯了通过简单的参数配置，总线主站就能自行完成底层通讯，而不必深入了解这些通讯的底层协议。但在使用CAN通讯时，还必须自行编写PLC上的CAN通讯代码，所以有必要对CAN通讯做些常识性的了解。
2，倍福控制系统实现CAN2.0通讯的硬件准备
2.1 硬件模块
倍福控制系统要实现CAN2.0通讯，必须要有CANopen主站模块，即以下型号之一的硬件：
EL6751-0000：CANopen网关EL模块，适用于任何带EtherCAT总线的倍福控制系统。
CXxxxx-M510：CX控制器上扩展的CANopen主站，适用于CX嵌入式控制器。
FC51xx ：PCI、PCIe或Mini PCI接口的CANopen主站卡，适用于带相应插槽的IPC
BXxxxx ：倍福早期的BX系列控制器上集成的SSB接口。
至于倍福产品作为CAN节点集成到第三方的控制系统，最典型的应用就是BK51xx耦合器的CAN通讯。由于BK51xx只是一个耦合器，不能编程，所以只能作为CAN节点在事件触发的方式下主动发送数据。
2.2 CAN网络接线
3. 测试归档文件
归档文件应包含PLC程序、硬件配置，用两个EL6751来做CAN通讯，以说明使用方法。
Can Interface 通讯_2.0AB_By_Lizzy.zip
其中包括CAN 2.0A即（11位标识符）和CAN 2.0B（即29位标识符）两种代码。例中的两个EL6751分别由一套PLC程序控制，实际项目中参考任一程序均可。
4. 参数配置
4.1 扫描或者手动添加CANopen主站设备后，手动添加CAN Interface。注意一个主站模块只能添加一个CAN Interface。
4.2 设置CAN Interface的传输队列
如果勾选“29 Bit Identifier supported”，则使用CAN 2.0B，否则使用11位标识符的CAN2.0A。
“Tx Queue Messages”和“Rx Queue Messages”直接使用默认值“10”，这表示一个控制周期最多缓存10条接收消息，而一个周期发送的消息数量也最多10条。
4.3 CAN Interface接口消息（“Message”）的构成
发送和接收消息的数量：默认都为10个，在TwinCAT 2中，如果需要修改消息数量，必须删除CAN Interface再重新添加。
实际使用中发现：如果Rx和Tx的消息数量不相同，如果硬件是CX5020-M510，则数量只受Tx Queue Message控制，而EL6751就没有这个问题。至于其它CXxxxx-M510是否有这个现象，尚未测试。
CAN2.0A的消息和CAN2.0B的消息格式有所不同：
2.0A的Message中，包含cobid和data，其中cobid只有2字节16位，其Bit 0-3表示Data中实际发送的字节数，Bit4表示RTR，而Bit 5-15表示Message的cobid，所以CAN 2.0A的Cobid不会超过16#7FF。
2.0B的message中，包含cobid、data和Length，其中cobid有4字节，其Bit 31为False表示11位标识符，为True表示29位标志符，Bit 30表示RTR。Bit0-28表示cobid，所以CAN 2.0B的Cobid最大值为16# 3FFF FFFF。
Data中实际发送的字节数则由Length表示，虽然CAN 2.0B的Length是uint型，其值也不会大于8。因为Data总是8字节的数组，表示一个Message能够交换的数据最多不超过8字节。为了节省带宽，如果只交换一个Int整数型变量，就没必要把8个字节都发送出去。所以需要用Length或者Cobid的特定位来控制发送的字节长度。
消息（“Message”）是各个CAN节点之间通讯的基本单位。一个最小的通讯，就是在两个节点之间的CAN通讯，一个节点上配置一个TxMessage，而另一个节点上配置一个RxMessage。只要节点的RxMessage中收到的消息Cobid与发送方一致，就证明通讯成功了。
Can Interface的RxMessage和TxMessage结构完全相同，所以CAN网络中要么全部用CAN2.0 A，要么全部用CAN 2.0B。
4.4 CAN Interface接口中消息队列的状态的控制
在RxQueue（接收队列）和TxQueue（发送队列）中，都有同样的3个变量：
在RxQueue下的变量含义：
TxCounter：已发送计数，发送一次自动加1，
RxCounter：已接收计数，接收一次自动加1，
NoOfRxMessages：本周期接收到缓存区的Message数量
在TxQueue下的变量含义：
TxCounter：发送计数，数值加1，发送一次，
RxCounter：接收计数，数值小于RxQueue中的RxCounter时，可加1再接收一次；
NoOfTxMessages：本周期计划发送的Message数量；
实测发现，
TxQueue的TxCounter变化会触发硬件模块发送Message，最简单的变化是自累加1。
TxQueue的RxCounter与RxQueue的RxCounter不等时，表示有收到新的Message，
把输出的RxCounter置为与输入的RxCounter相等则会触发接收硬件缓存中的数据。
4.4 CAN Interface接口的诊断信息
诊断信息有两个变量：Node State和DiagFlag
正常通讯时二者都应为0，如果不为0，根据变量的Comment可以查到Node State的值对应含义，但对于CAN通讯，不一定全部适合。
4.5 关于Message过滤
CAN通讯接收Message时，可以设置只接收部份Cobid的信息，这就是Rx Filter，如图：
实际使用中发现，在TwinCAT2中，最新版本的EL6751只有CAN2.0 A模式下，可以设置过滤，此时只要降低EL6751的Firmware到EL6751-16-V0112.efw版本就可以。在TC3下没有问题。
5. 代码解释。
5.1CAN2.0 A和CAN2.0B的程序
两套PLC分别控制两个EL6751，仅仅是Cobid赋的初值不同。左按钮发送，右按钮接收。
而CAN2.0A的程序和CAN2.0B的程序，只有Cobid的赋值语句不同。在CAN2.0A的程序中：
而在CAN2.0B的程序中是这样的
本Demo程序都只是最基本的设置，没有对CAN协议中的RTR和29位中的Bit31进行处理。
在Main中判断是否成功发送或者接收数据，然后进行简单处理。其中注释掉的代码用于自动连续发送和连续接收。
在Action_hmi中，是从界面按钮触发接收和发送的程序代码：
6. 注意事项
6.1 为了避免没有允许接收Message时，硬件缓存里接收的消息超出Rx Queue Message设置的数量，比如10个，应尽可能频繁地接收数据。特别是CAN设备不经握手，无条件快速连续发送消息时，或者网络中有多个CAN节点不受调度随机发送消息时，如果接收消息不及时，就容易漏掉部分信息。
6.2 发送数量则刚好相反，如果每个周期都改变输出的TxCounter就会出现每个周期都向总线发送数据的情况，考虑到这一点之后，如果不是你想要效果，就应该给触发条件加一个上升沿。
6.3 关键要记住触发“Send”和“Receive”的规则：发送的条件是输出的TxCounter要不同，接收的条件是：输出的RxCounter要置与输入的RxCounter相同。
6.4 关于波特率要一致、CobID不能重复、要接终端电阻、屏蔽接地、CAN H和CAN L不要接反等常识问题，本文虽然没有强调，但发现通讯不上的时候，也需要逐项检查。
6.5 关于倍福的CANopen从站耦合器，作为CAN2.0的节点，接受带CAN接口的控制系统时，最重要的一点是，要在初始化时修改对象字典0x6423的值为1，否则模拟量信号无法通讯。详细文档见《第三方CANopen主站与BK5120通讯设置》，作者刘工。
文档截图太多,如果你需要下载原文和示例程序的听众,可以到百度云盘 https://pan.baidu.com/s/1boRAVIf
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