7，PDO 通信控制

PDO（Process Data Object）用于实现主从站之间的高速实时数据通信，相比 SDO 具有：

无需握手，通信效率高

支持同步/异步触发

适用于实时控制（位置 / 速度 / 状态反馈等）

PDO通信默认帧结构对照表（可通过PDO映射修改帧结构），如下所示：

表7.1 PDO通信默认帧结构

7.1，RPDO2 速度控制示例

控制流程：

① 使能三步骤

② RPDO2发送速度控制指令

① 使能三步骤

参考第5小节，去使能电机；

② RPDO2发送速度控制指令

数据段解析：

a) 第 1 字节（0x03）：代表速度模式；

b) 第 2~5 字节（0X58 02 00 00）：速度值 0x0258（小端格式）；对应数据为 600 RPM；

c) 第 6~7 字节（0X58 02）：力矩值 0x0258（小端格式）；对应数据为 600 mA(力矩模式才生效)；

核心作用：设置速度模式以及目标速度，单位RPM。

7.2，TPDO1/2/3/4 报文解析示例

TPDO1/2，在你开启NMT后（启动节点），会实时反馈报文信息，接下来我们来解析以下示例（NodeID = 1）：

数据段解析：

a) 第 1~2 字节（0x17 0x02）：实际读出来Statusword的值：0x0217；

b) 第 3 字节（0x03）：速度模式；

c) 第 4~7 字节（0X00 C8 00 00）：读出来当前位置值 0x0000C800（小端格式）；对应数据为 51200相当于绝对零点正转1圈的位置；

数据段解析：

a) 第 1~4 字节（0x58 02 00 00）：代表实际读出来的速度值为 0x00000258（小端格式）；对应数据为 600，即当前转速为600RPM；

b) 第 5~8 字节（0X52 00）：读出来当前电流值 0x0052（小端格式）；对应数据为 82，即当前电流为82mA；

注意：开启 NMT 节点启动后，TPDO3、TPDO4 不会自主实时上传报文。

设备默认将 TPDO3/TPDO4 配置为同步状态帧，仅在收到主机发送 SYNC 同步帧后，才会一次性上报当前状态数据。：

① 主站发送一次SYNC

② 从站会发送一次TPDO3/4：

数据段解析：

a) 第 1~4 字节（0x00 C8 00 00）：读出来当前位置值 0x0000C800（小端格式）；对应数据为 51200相当于绝对零点正转1圈的位置；

b) 第 5~8 字节（0x58 02 00 00）：代表实际读出来的速度值为 0x00000258（小端格式）；对应数据为 600，即当前转速为600RPM；

数据段解析：

a) 第 1~2 字节（0x17 0x02）：实际读出来Statusword的值：0x0217；

7.3，PDO映射说明

PDO 的核心在于映射（Mapping）：将对象字典中的变量，映射到 PDO 数据帧的 8 字节数据区中。

完成映射配置后，若希望设备在掉电重启后仍保持当前映射关系，可通过发送掉电保存指令（厂商自定义对象 0x2003，详见第 10 小节）将配置写入非易失性存储，实现掉电不丢失。

7.3.1，PDO映射结构

PDO 映射由两部分组成：

① 通信参数（Communication Parameter）

表7.3.1.1 PDO通信对象

表7.3.1.2 PDO通信索引关键字段

② 映射参数（Mapping Parameter）

表7.3.1.3 PDO映射参数

每个映射项为 32 位（4 字节），格式如下：

图7.3.1.1 映射项格式

表7.3.1.4 映射项格式参数说明

7.3.2，映射配置流程（标准步骤）

PDO 映射必须按照以下顺序配置：

① 禁止 PDO，设置 COB-ID 最高位（bit31）=1

② 清除映射，表示当前无映射项

③ 写入映射项

④ 设置映射个数

⑤ 重启PDO

TPDO1 映射示例：

步骤①：禁止PDO：

数据段解析：

a) 第 1 字节（0x23）：SDO 写命令，表示写入4字节；

b) 第 2~3 字节（0X00 18）：表示0x1800，即TPDO1的通信对象索引；

c) 第 4 字节（0X01）：子索引0x01代表要设置COB-ID；

d) 第 5~8 字节（0x81 01 00 80）：表示将COB-ID设置为0x80000181，即bit31置1，表示禁止PDO；

步骤②：清除映射：

数据段解析：

a) 第 1 字节（0x2F）：SDO 写命令，表示写入1字节；

b) 第 2~3 字节（0X00 1A）：表示0x1A00，即TPDO1的映射对象索引；

c) 第 4 字节（0X00）：即子索引0；

d) 第 5~8 字节（0x00 00 00 00）：0x00，表示清除映射。

步骤③：写入映射项：

数据段解析：

a) 第 1 字节（0x23）：SDO 写命令，表示写入4字节；

b) 第 2~3 字节（0X00 1A）：表示0x1A00，即TPDO1的映射对象索引；

c) 第 4 字节（0X01）：即0x01表示子索引1，即第1个映射项参数；

第 5~8 字节（0x10 00 41 60）：其中0x10 表示数据长度：16bit；0x00表示子索引0；0x6041第1映射项参数代表是状态字，长度是16bit。

数据段解析：

a) 第 1 字节（0x23）：SDO 写命令，表示写入4字节；

b) 第 2~3 字节（0X00 1A）：表示0x1A00，即TPDO1的映射对象索引；

c) 第 4 字节（0X02）：即0x02表示子索引2，即第2个映射项参数；

d) 第 5~8 字节（0x08 00 61 60）：其中0x08 表示数据长度：8bit；0x00表示子索引0；0x6061第2个映射项参数代表是运动模式，长度是8bit。

数据段解析：

a) 第 1 字节（0x23）：SDO 写命令，表示写入4字节；

b) 第 2~3 字节（0X00 1A）：表示0x1A00，即TPDO1的映射对象索引；

c) 第 4 字节（0X02）：即0x03表示子索引3，第3个映射项参数；

d) 第 5~8 字节（0x20 00 64 60）：其中0x20 表示数据长度：32bit；0x00表示子索引0；0x6064第3个映射项参数代表是实际位置模式（51200 = 1圈），长度是32bit。

步骤④：设置映射数量：

数据段解析：

a) 第 1 字节（0x2F）：SDO 写命令，表示写入1字节；

b) 第 2~3 字节（0X00 1A）：表示0x1A00，即TPDO1的映射对象索引；

c) 第 4 字节（0X00）：即子索引0；

d) 第 5~8 字节（0x03 00 00 00）：0x03表示写入映射数量3。

步骤⑤：使能 TPDO1：

数据段解析：

a) 第 1 字节（0x23）：SDO 写命令，表示写入4字节；

b) 第 2~3 字节（0X00 18）：表示0x1800，即TPDO1的通信对象索引；

c) 第 4 字节（0X01）：子索引0x01代表要设置COB-ID；

d) 第 5~8 字节（0x81 01 00 80）：表示将COB-ID设置为0x00000181，即bit31置0，表示使能TPDO1；

此时TPDO1将会输出以下格式的数据：

总结：PDO 映射的本质是将对象字典中的变量按顺序打包到 8 字节数据区，实现高效实时通信；配置时必须遵循“先禁用 PDO → 配置映射 → 再启用 PDO”的标准流程。各类 PDO 的配置方法基本一致，本文以 TPDO1 为例进行说明，其余 PDO 可按相同方式配置。

完成映射配置后，若希望设备在掉电重启后仍保持当前映射关系，可通过发送掉电保存指令：

示例：掉电保存指令

数据段解析：

a) 第 1 字节（0x2F）：SDO写命令，写 1 字节；

b) 第 2~3 字节（0x03 0x20）：对象字典索引 0x2003（掉电保存）；

c) 第 4 字节（0x00）：子索引 0x00；

d) 第 5~8 字节（0x01 00 00 00）：写入任意值执行掉电保存；

核心作用：执行参数掉电保存。

8，SYNC 同步对象与 EMCY 紧急对象

在 CANopen 网络中，除了常用的 NMT、SDO、PDO 之外，还定义了若干用于系统管理与实时控制的通信对象，其中最常用的包括：

SYNC（Synchronization Object）：用于实现网络节点的同步触发

EMCY（Emergency Object）：用于设备故障的紧急上报

这两个对象在运动控制系统中具有重要作用，特别是在多轴电机同步控制或设备异常报警场景下。

8.1，SYNC 同步对象

SYNC（Synchronization Object）用于在 CANopen 网络中提供全局同步信号。

当网络中的节点配置为同步模式（Synchronous PDO）时，节点接收到 SYNC 报文后才会执行对应的数据处理或动作。

SYNC 报文通常由主站（SYNC Producer）周期性发送，从站（SYNC Consumer）接收该报文后执行相应操作。

表8.1.1 SYNC 报文格式

在 CANopen 系统中，SYNC 报文用于为网络中的节点提供统一的同步触发信号。主站周期性发送 SYNC 报文，从站根据 PDO 的 Transmission Type（传输类型）设置，在指定的 SYNC 周期触发 PDO 的发送或执行。

在大多数应用中，SYNC 报文不包含数据（DLC = 0），仅作为同步触发信号使用。从站每接收到一次 SYNC 报文，其内部同步计数器会递增，并根据 Transmission Type 判断是否触发 PDO。例如，当 Transmission Type 设置为 5 时，从站需要接收到 5 次 SYNC 报文才会触发一次对应的 PDO 操作。

CANopen 规范也允许 SYNC 报文携带 1 字节数据（DLC = 1），该字节表示 SYNC 计数值（1～240）。从站在接收到 SYNC 后，会将该计数值与 Transmission Type 进行比较，当两者相等时触发对应的 PDO 操作。

8.2，SYNC 工作原理

SYNC 的主要作用是统一网络节点的执行时刻。在未使用 SYNC 的情况下，各节点接收到 PDO 后会立即执行：

主站发送 PDO

从站立即执行

由于总线传输存在延迟，不同节点执行时间可能略有差异。当启用 SYNC 同步机制后，流程如下：

主站发送 PDO（更新数据）

主站发送 SYNC

所有从站同时执行 PDO 数据

通过该机制，可以实现多轴电机的同步运动控制。

8.3，PDO 同步与异步模式

PDO 的触发方式由 Transmission Type（传输类型）决定，该参数位于 PDO 通信参数对象中。