从 OSI 网络模型的角度来看同,现场总线网络一般只实现了第 1 层(物理层)、第 2 层(数据链路层)、第 7 层(应用层)。因为现场总线通常只包括一个网段,因此不需要第 3 层(传输层)和第 4 层(网络层),也不需要第 5 层(会话层)第 6 层(描述层)的作用。 CAN(Controller Area Network)现场总线仅仅定义了第 1 层、第 2 层(见 ISO11898 标准);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)。同时,CAN 只定义物理层和数据链路层,没有规定应用层,本身并不完整,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。而且,基于 CAN 总线的工业自动化应用中,越来越需要一个开放的、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。 z 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。 z 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。 z 设备描述(Device proflile):为设备(类)增加符合规范的行为。下面的章节将介绍基于 CAN 的高层协议:CAL 协议和基于 CAL 协议扩展的 CANopen 协议。CANopen 协议是 CAN-in-Automation(CiA)定义的标准之一,并且在发布后不久就获得了广泛的承认。尤其是在欧洲, CANopen 协议被认为是在基于 CAN 的工业系统中占领导地位的标准。大多数重要的设备类型,例如数字和模拟的输入输出模块、驱动设备、操作设备、控制器、可编程控制器或编码器,都在称为“设备描述” 的协议中进行描述;“设备描述”定义了不同类型的标准设备及其相应的功能。依靠 CANopen 协议的支持,可以对不同厂商的设备通过总线进行配置。在 OSI 模型中,CAN 标准、CANopen 协议之间的关系如下图所示:
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