CANopen

シンプルなネットワーク構造の場合、CANopenはメッセージ識別子の事前定義済み割り当てをサポートしています。

送信と受信の方向はデバイスの視点からである。したがって、ネットワーク上のデバイスへのクエリは、0x600+nodeid を送信し、0x580+nodeid を返されることになる。^{[ 1 ]}

NMTプロトコルは、ステートマシンの変更コマンド（例えば、デバイスの起動と停止）を発行したり、リモートデバイスの起動やエラー状態を検出したりするために使用されます。

モジュール制御プロトコルは、NMTマスタがデバイスの状態を変更するために使用されます。このプロトコルのCANフレームCOB-IDは常に0であり、これは機能コードが0、ノード IDが0であることを意味します。つまり、ネットワーク内のすべてのノードがこのメッセージを処理します。 コマンドの送信先となる実際のノードIDは、メッセージのデータ部分（2バイト目）に指定されています。これも0にすることができ、その場合はバス上のすべてのデバイスが指定された状態に移行します。

ハートビートプロトコルは、ネットワーク内のノードを監視し、ノードが稼働していることを確認するために使用されます。ハートビートプロデューサー（通常はスレーブデバイス）は、バイナリ機能コード1110とノード ID（COB-ID19 = 0x700 + ノード ID）を含むメッセージを定期的に送信します。フレームのデータ部分には、ノードの状態を示す1バイトが含まれています。ハートビートコンシューマはこれらのメッセージを読み取ります。メッセージが特定の時間制限内（デバイスのオブジェクトディクショナリで定義）に到着しない場合、コンシューマは、たとえばデバイスのリセットやエラーの通知などのアクションを実行できます。フレームのフォーマットは次のとおりです。

CANopenデバイスは、起動時に初期化状態からプレオペレーション状態へ自動的に移行する必要があります。この移行が行われると、単一のハートビートメッセージがバスに送信されます。これが起動プロトコルです。

スレーブ監視のために、ノードガードと呼ばれる応答/返信型（プルモデル）プロトコルが存在する。

SDOプロトコルは、リモートデバイスのオブジェクト辞書への値の設定および読み取りに使用されます。オブジェクト辞書にアクセスするデバイスはSDOサーバであり、リモートデバイスにアクセスするデバイスはSDOクライアントです。通信は常にSDOクライアントによって開始されます。CANopenの用語では、通信はSDOサーバ側から捉えられるため、オブジェクト辞書からの読み取りはSDOアップロード、辞書エントリへの書き込みはSDOダウンロードとなります。

オブジェクト辞書の値はCANフレームの8バイト制限を超える可能性があるため、SDOプロトコルでは、より長いメッセージのセグメンテーションとデセグメンテーションが実装されています。実際には、SDOダウンロード/アップロードとSDOブロックダウンロード/アップロードの2つのプロトコルがあります。SDOブロック転送は標準規格に新しく追加されたもので、プロトコルのオーバーヘッドをわずかに削減しながら大量のデータを転送できます。

クライアントからサーバ、サーバからクライアントへの各SDO転送メッセージのCOB-IDは、オブジェクトディクショナリで設定できます。オブジェクトディクショナリでは、アドレス0x1200～0x127Fに最大128台のSDOサーバを設定できます。同様に、デバイスのSDOクライアント接続は、0x1280～0x12FFの変数で設定できます。ただし、事前定義された接続セットは、起動直後（プレオペレーション状態）でもデバイスの設定に使用できるSDOチャネルを定義します。このチャネルのCOB-IDは、 受信の場合は0x600 + ノードID、 送信の場合は0x580 + ノードIDです。

ダウンロードを開始するために、SDOクライアントはSDOチャネルの「受信」COB-IDを含むCANメッセージで以下のデータを送信します。

• ccsはSDO転送のクライアントコマンド指定子であり、0はSDOセグメントのダウンロード、1はダウンロードの開始、2はアップロードの開始、3はSDOセグメントのアップロード、4はSDO転送の中止、5はSDOブロックのアップロード、6はSDOブロックのダウンロードを表します。
• nは、メッセージのデータ部分のうちデータを含まないバイト数であり、eとsが設定されている場合にのみ有効です。
• eが設定されている場合、高速転送、つまり交換されるすべてのデータがメッセージ内に含まれます。このビットがクリアされている場合、データは分割転送され、1 つのメッセージに収まらないため、複数のメッセージが使用されます。
• sが設定されている場合、データサイズがn（eが設定されている場合）またはメッセージのデータ部分で指定されていることを示します。
• indexは、アクセスするデータのオブジェクト辞書インデックスであり、リトルエンディアンでエンコードされています。
• subindexはオブジェクト辞書変数のサブインデックスです
• データには、高速転送の場合にアップロードするデータ（eが設定されている場合）、またはアップロードするデータのサイズ（sが設定され、eが設定されていない場合）が含まれており、多くの場合リトルエンディアンでエンコードされています。

プロセスデータオブジェクト（PDO）プロトコルは、様々なノード間でリアルタイムデータを処理するために使用されます。1つのPDOあたり、デバイスとの間で最大8バイト（64ビット）のデータを転送できます。1つのPDOには複数のオブジェクト辞書エントリを含めることができ、1つのPDO内のオブジェクトは、マッピングおよびパラメータオブジェクト辞書エントリを使用して構成できます。

PDOには、送信PDO（TPDO）と受信PDO（RPDO）の2種類があります。前者はデバイスから送られてくるデータ（デバイスはデータ生成元）用で、後者はデバイスに送られてくるデータ（デバイスはデータ消費者）用です。つまり、RPDOを使用するとデバイスにデータを送信でき、TPDOを使用するとデバイスからデータを読み取ることができます。事前定義された接続セットには、4つのTPDOと4つのRPDOの識別子が用意されています。設定により、最大512個のPDOを使用できます。

PDOは同期的にも非同期的にも送信できます。同期PDOはSYNCメッセージの後に送信されますが、非同期メッセージは内部トリガーまたは外部トリガーの後に送信されます。たとえば、デバイスがTPDOリクエストを受け入れるように設定されている場合、RTRフラグ付きの空のTPDOを送信することで、必要なデータを含むTPDOを送信するようデバイスに要求できます。

RPDOを使用すると、例えば2つのデバイスを同時に起動できます。同じRPDOを2つ以上の異なるデバイスにマッピングし、それらのRPDOが同じCOB-IDでマッピングされていることを確認するだけで済みます。

同期プロデューサーは同期​​コンシューマーに同期信号を提供します。同期コンシューマーは信号を受信すると、同期タスクの実行を開始します。

一般的に、同期PDOメッセージの送信時間を固定し、同期オブジェクトの送信周期性を確保することで、センサデバイスがプロセス変数をサンプリングするように配置したり、アクチュエータデバイスが協調的に動作を実行したりすることが保証されます。

同期オブジェクトの識別子は、インデックス1005hにあります。

通常、タイムスタンプオブジェクトは、時刻を6バイトのフィールドで表します。これは、午前0時からのミリ秒数（最大27ビット、32ビットフィールドに格納）と、1984年1月1日からの日数を表す符号なし16ビットの数値で構成されます。（これは2163年6月7日にオーバーフローします。）

特に伝送速度が低下した大規模ネットワークにおける時間制約の厳しいアプリケーションでは、非常に高精度な同期が求められます。場合によっては、ローカルクロックをマイクロ秒単位の精度で同期させる必要があるかもしれません。これは、オプションの高解像度同期プロトコルを使用することで実現できます。このプロトコルは、特殊な形式のタイムスタンプメッセージを用いて、ローカルクロックの避けられないずれを調整します。

高解像度タイムスタンプは、1マイクロ秒の解像度を持つunsigned32型でエンコードされます。つまり、タイムカウンターは72分ごとにリセットされます。これは、高解像度タイムスタンプ（オブジェクト1013h）をPDOにマッピングすることで設定されます。

緊急メッセージは、デバイス内部で致命的なエラーが発生した際にトリガーされ、該当するアプリケーションデバイスから他のデバイスへ優先度の高い状態で送信されます。そのため、割り込み型のエラーアラートに適しています。緊急電報は「エラーイベント」ごとに一度だけ送信できます。つまり、緊急メッセージを繰り返してはなりません。デバイスで新たなエラーが発生しない限り、それ以上の緊急メッセージを送信する必要はありません。CANopen通信プロファイルで定義された緊急エラーコードによって、エラーレジスタとデバイス固有の追加情報がデバイスプロファイルに指定されます。