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出版者:Research Studies Pre

作者:Farsi

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2000-05-08

价格:USD 95.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780863802478

丛书系列:

图书标签:

• CANopen
• 工业控制
• 嵌入式系统
• 通信协议
• 自动化
• 实时网络
• 微控制器
• 总线系统
• 传感器网络
• 工业自动化

《CANopen 协议指南：从原理到实践》 本书旨在为读者提供一套全面而深入的 CANopen 协议知识体系，涵盖了协议的起源、核心概念、通信对象、设备模型，以及在实际应用中的部署与调试。我们希望帮助工程师、开发人员和技术爱好者们，不仅理解 CANopen 的“是什么”，更能掌握其“为什么”和“怎么做”，从而高效地开发、集成和维护基于 CANopen 的嵌入式系统。 第一章：CANopen 协议概述与发展历程 本章将带领读者回顾 CANopen 协议的诞生背景。我们将探讨 CAN（Controller Area Network）总线技术如何为分布式嵌入式系统奠定基础，以及 CANopen 如何在此之上构建了一个标准化的应用层协议。我们会详细介绍 CANopen 的关键设计理念，例如其面向对象的设计思想、对象字典（Object Dictionary）的概念，以及它如何解决早期 CAN 总线应用中“各行其是”的难题。通过梳理 CANopen 的发展脉络，读者将能理解该协议在工业自动化、医疗设备、交通运输等众多领域取得成功的深层原因。 第二章：CANopen 的核心组成要素 深入剖析 CANopen 的核心，本章将详细阐述构成 CANopen 系统的关键要素。 通信对象 (Communication Objects)： 我们将详细讲解 CANopen 中定义的标准通信对象，包括： PDO (Process Data Object)： 重点分析 PDO 的映射机制、传输类型（异步、同步、事件驱动）以及如何通过 PDO 高效传输实时过程数据。 SDO (Service Data Object)： 阐述 SDO 在对象字典访问中的作用，解释其客户端/服务器模型，以及如何用于配置参数、读取状态等非实时性操作。 NMT (Network Management)： 介绍 NMT 消息在网络节点状态管理中的关键作用，如节点启动、停止、重置等。 SYNC (Synchronization)： 讲解 SYNC 消息如何实现网络中所有节点的同步，以及它对时间敏感型应用的重要性。 EMCY (Emergency Message)： 阐述 EMCY 消息在报告设备故障和异常状态时的机制，以及如何通过它实现故障诊断和安全停机。 对象字典 (Object Dictionary - OD)： 本章将重点解读对象字典的结构和内容。我们将解释对象字典的条目（Index, Sub-index, Data Type, Access Type, Default Value 等）如何定义了设备的功能和参数。通过实际例子，读者将学会如何解析和使用设备的对象字典，理解不同类型的数据如何存储和访问。 设备配置文件 (Electronic Data Sheet - EDS/XDD)： 介绍 EDS 文件（或更新的 XDD 文件）作为描述设备能力的“电子说明书”的作用。我们将解释 EDS 文件中包含的信息，例如设备类型、支持的功能、对象字典条目描述等，以及它如何支持自动配置和互操作性。 第三章：CANopen 通信协议详解 本章将深入探讨 CANopen 通信协议的具体实现细节。 CAN 报文格式与 CANopen 标识符： 在 CAN 基础之上，我们将分析 CANopen 如何定义其特定的 CAN ID（标识符），以及这些 ID 如何与通信对象（PDO, SDO, NMT 等）一一对应。我们将解释标准 ID 和扩展 ID 的使用，以及如何根据报文 ID 区分不同的通信类型和目标节点。 PDO 映射与传输： 详细讲解 PDO 的映射过程，即如何将对象字典中的数据映射到 PDO 的负载中。我们将分析各种 PDO 传输类型（同步、异步、事件驱动）的特点和适用场景，并提供实际的映射配置示例。 SDO 传输机制： 深入讲解 SDO 客户端和服务器之间的交互过程，包括读写请求、响应以及错误处理。我们将分析 SDO 的分块传输机制，以及如何利用 SDO 进行设备的远程配置和诊断。 网络管理 (NMT) 状态机： 详细描述 CANopen 节点的 NMT 状态机，包括初始化、操作、停止、预操作等状态，以及 NMT 命令如何驱动节点在这些状态之间切换。 同步与事件驱动通信： 讲解 SYNC 消息的生成和处理机制，以及如何在同步周期内传输 PDO。同时，我们将分析事件驱动通信（例如，当某个值发生变化时发送 PDO）的实现方式。 错误处理与诊断： 深入讲解 EMCY 消息的生成和解析，以及如何通过对象字典中的特定条目（如 Error Register, Pre-defined Error Field）进行设备故障的诊断和报告。 第四章：CANopen 设备模型与应用 本章将聚焦 CANopen 的设备模型，并探讨其在不同应用场景下的实践。 标准化的设备配置文件： 介绍 CiA（CAN in Automation）组织发布的各种标准设备配置文件，例如 DS301（通用协议）、DS401（通用 I/O 设备）、DS402（运动控制设备）等。我们将分析这些配置文件如何规范了特定类型设备的通信行为和对象字典结构，从而实现不同厂商设备间的互操作性。 CANopen 在工业自动化中的应用： 重点分析 CANopen 在 PLC、传感器、执行器、变频器、人机界面等工业设备中的广泛应用。我们将探讨如何利用 CANopen 构建灵活、可靠的分布式控制系统，并提供实际案例分析。 CANopen 在其他领域的应用： 简要介绍 CANopen 在医疗设备、农业机械、楼宇自动化等其他领域的应用情况，展示其作为通用工业通信协议的普适性。 第五章：CANopen 系统的开发与调试 本章将为读者提供实用的开发和调试技巧。 CANopen 节点开发流程： 从硬件选型（CAN 控制器、MCU）、固件开发（CAN 驱动、CANopen 协议栈）、对象字典设计到节点集成，提供完整的开发流程指导。 CANopen 协议栈的选择与使用： 介绍市面上常见的 CANopen 协议栈，分析它们的优缺点，并指导读者如何选择和集成合适的协议栈。 CANopen 网络配置与集成： 讲解如何配置 CANopen 网络参数（波特率、节点 ID 等），如何使用 CANopen 配置工具（如 CANopen 现场总线配置器）进行网络组态和设备集成。 CANopen 网络调试工具与方法： 介绍 CANopen 分析仪（如 CANalyzer, BusMaster）等调试工具的使用方法，指导读者如何捕捉和分析 CAN/CANopen 报文，进行节点行为分析、故障定位和性能优化。 常见问题与解决方案： 总结 CANopen 开发和调试过程中可能遇到的常见问题，并提供相应的解决方案。 附录： CANopen 相关标准与规范列表 常用 CANopen 工具软件介绍 术语表 通过本书的学习，读者将能够全面掌握 CANopen 协议的原理和应用，为开发和集成高性能的分布式嵌入式系统打下坚实的基础。

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从一个资深软件架构师的角度来看，这本书的价值不仅仅在于教会你“如何实现”，更在于引导你思考“如何设计”一个健壮、可扩展的系统。我特别关注书中关于错误处理和诊断机制的章节。在工业现场，设备间通信的可靠性是生命线，这本书对报文丢失、延迟、以及节点故障的恢复策略讨论得非常深入，提出了好几套不同复杂度和资源消耗的应对方案。它没有提供一个放之四海皆准的银弹，而是清晰地列出了每种方案的优缺点和适用场景，这体现了作者对工业现场复杂性的深刻理解。特别是关于时间戳和序列号的设计部分，提供了多个巧妙的算法，来确保数据在多节点环境下的顺序一致性，这对于构建高可靠性数据采集系统至关重要。这本书真正做到了从宏观架构到微观实现的全面覆盖，是一本值得长期放在手边的参考手册。

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这本书的装帧和纸张质量也值得称赞。在这个数字阅读盛行的时代，一本印刷精良的实体书读起来的体验是无可替代的。内页的纸张选择了哑光处理，有效减少了反光，即便是放在高亮度的车间工作台上阅读，眼睛也不会感到刺痛。装订工艺看起来非常结实，我可以毫不担心地将它频繁翻开到特定的某一页，而不必担心书脊会过早损坏。这种对实体产品细节的关注，从侧面反映了内容本身的严谨性——如果连出版质量都如此上心，想必内容也经过了反复的推敲和校对。对于我这种需要经常在不同工作环境间切换的工程师来说，一本耐用且易于查阅的纸质书本，远比在平板上不断缩放PDF文件效率高得多。这本书的物理存在感，本身就是一种对知识尊重的体现。

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这本书的封面设计非常引人注目，那种深沉的蓝色调与简洁的白色字体搭配，立刻就给人一种专业而严谨的感觉。我通常对技术书籍的封面不太在意，但这一本确实让我停下了脚步。当我翻开它时，首先映入眼帘的是清晰的目录结构，这对于一个需要快速定位信息的工程师来说简直是福音。排版方面做得非常到位，字体大小适中，行距舒适，即便是长时间阅读也不会感到眼睛疲劳。更让我惊喜的是，书中对一些复杂概念的图示化处理，比如那些状态机的流程图，绘制得极其精细且逻辑性强，让人一眼就能抓住核心要点。这显然不是那种粗制滥造的入门手册，它似乎是从业者多年经验沉淀下来的结晶，每一个章节的编排都透露出一种精心雕琢的痕迹，读起来节奏感很好，不会让人觉得拖沓或者过于仓促，整体的阅读体验堪称一流，为后续深入学习打下了坚实的基础。

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说实话，我购买这本书之前是有些忐忑的，因为涉及到实时通信协议的学习曲线往往比较陡峭，我担心自己会半途而废。但这本书的作者显然深谙“教学相长”的道理。在介绍完基本概念之后，总会紧接着提供一段经过充分验证的代码示例，并且对代码中的每一个关键函数调用都给出了详尽的注释和背后的原理阐述。最让我感到“舒服”的是，它没有回避那些晦涩难懂的底层寄存器操作和中断处理细节，而是用一种相对平易近人的语言去剖析它们，将看似深不可测的硬件交互逻辑，拆解成了若干个可理解的小模块。这极大地增强了我的信心，让我感觉技术壁垒并没有想象中那么高。阅读过程中，我多次对照着自己正在进行的项目，书中提供的策略和技巧几乎都能找到对应的应用点，这种即学即用的感觉，是很多其他教材无法给予的。

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我一直对嵌入式系统中的现场总线技术抱有浓厚的兴趣，但市面上很多资料要么过于理论化，充满了晦涩的数学公式，要么就是简单粗暴的API堆砌，让人抓不住“为什么”。然而，这本书在深入探讨底层协议细节的同时，极其巧妙地融入了大量的实际应用案例和场景分析。我特别欣赏作者在讲解不同通信模式时，会穿插对比不同工业场景下的性能考量和资源限制。比如，书中对于设备初始化流程的描述，不仅仅停留在“如何发送启动报文”，而是详细分析了在网络负载较高时，时间同步机制需要注意的陷阱。这种高度贴合工程实际的叙述方式，让原本枯燥的规范解读变得生动起来，仿佛作者正坐在我旁边，手把手地指导我如何避免初学者常犯的错误。它提供了一种解决问题的思维框架，而不仅仅是一堆死板的代码片段，这对于提升我的设计能力非常有帮助。

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