1.CoE（CANopen over EtherCAT）
CANopen 最初是为基于 CAN（Control Aera Network）总线的系统所制定的应用层协议。EtherCAT 协议在应用层支持 CANopen 协议，并作了相应的扩充，其主要功能有：
- 使用邮箱通信访问 CANopen 对象字典及其对象，实现网络初始化；
- 使用 CANopen 应急对象和可选的事件驱动 PDO 消息，实现网络管理；
- 使用对象字典映射过程数据，周期性传输指令数据和状态数据。
1.1 CoE 对象字典
CoE 协议完全遵从 CANopen 协议，其对象字典的定义也相同，如表 1.1 所列。表 1.2 列出了 CoE 通信数据对象。其中针对 EtherCAT 通信扩展了相关通信对象 0x1C00-0x1C4F，用于设置存储同步管理器的类型、通信参数和 PDO 数据分配。
| CoE 对象字典定义 | |
|---|---|
| 索引范围 | 含义 |
| 0x0000~0x0FFF | 数据类型描述 |
| 0x1000~0x1FFF | 通信对象，它包括：・设备类型、标识符、PDO 映射，与 CANopen 兼容・CANopen 专用数据对象，在 EtherCAT 中保留・EtherCAT 扩展数据对象 |
| 0x2000~0x5FFF | 制造商定义对象 |
| 0x6000~0x9FFF | 行规定义数据对象 |
| 0xA000~0xFFF | 保留 |
| CoE 通信数据对象 | |
|---|---|
| 索引号 | 含义 |
| 0x1000 | 设备类型，32 位整数位 0-15：所使用的设备行规位 16-31：基于所使用行规的附加信息 |
| 0x1001 | 错误寄存器，8 位位 0：常规错误 位 1：电流错误位 2：电压错误 位 3：温度错误位 4：通信错误 位 5：设备行规定义错误位 6：保留 位 7：制造商定义错误 |
| 0x1008 | 设备商设备名称，字符串 |
| 0x1009 | 制造商硬件版本 |
| 0x100A | 制造商软件版本 |
| 0x1018 | 设备标识符，结构体类型子索引 0：参数体数目子索引 1：制造商 ID（Vendor ID）子索引 2：产品码（Product Code）子索引 3：版本号（Revision Number）子索引 4：序列号（Serial Number） |
| 0x1600~0x17FF | RxPDO 映射，结构体类型子索引 0：参数体数目子索引 1：第一个映射的输出数据对象......子索引 n：最后一个映射的输出数据对象 |
| 0x1A00~0x1BFF | TxPDO 映射，结构体类型子索引 0：参数体数目子索引 1：第一个映射的输入数据对象......子索引 n：最后一个映射的输入数据对象 |
| 0x1C00 | 同步管理器通信类型，子索引 0 定义了所使用 SM 的数目，子索引 1-32 定义了相应 SM0-SM31 通道的通信类型，相关通信类型有：0：邮箱输出，非周期性数据通信，1 个缓存区写操作1：邮箱输入，非周期性数据通信，1 个缓存区读操作2：过程数据输出，周期性数据通信，3 个缓存区写操作3：过程数据输入，周期性数据通信，3 个缓存区读操作 |
| 0x1C10~0x1C2F | 过程数据通信同步管理器 PDO 分配子索引 0：分配的 PDO 数目子索引 1-n：PDO 映射对象索引号 |
| 0x1C30~0x1C4F | 同步管理器参数子索引 1：同步类型（见 2.5 节的 "1. 从站设备同步运行模式"）子索引 2：周期时间，单位为 ns子索引 3：AL 事件和相关操作之间的偏移时间，单位为 ns |
1.2 周期性过程数据通信
周期性数据通信中，过程数据可以包含多个 PDO 影射数据对象，CoE 协议使用数据对象 0x1C10~0x1C2F 定义相应 SM 通道的 PDO 映射对象列表。以周期性输出数据为例，输出数据使用 SM2 通道，由对象数据 0x1C12 定义 PDO 分配，如图所示。表 1.3 列出了其取值实例。
（图 PDO 分配示意图：以太网帧头→EtherCAT 头→命令头→EtherCAT 数据→WKC；EtherCAT 数据逻辑寻址映射到各个从站的 SM2；0x1C12 定义 SM2 的 PDO 分配；从站数据对应 PDO 映射 0/1/2，再映射到数据对象 0/1）
| SM2 通道 PDO 分配对象数 0x1C12 举例 | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| 子索引 | 数值 | 子索引 | 数值 | 数据字节数 | 含义 |
| 0 | 3 | - | - | - | PDO 映射对象数目 |
| 1 | PDO0（0x1600） | 0 | 2 | 1 | 数据映射对象数目 |
| 1 | 0x7000:01 | 2 | 电流模型输出数据 | ||
| 2 | 0x7010:01 | 2 | 电流模型输出数据 | ||
| 2 | PDO1（0x1601） | 0 | 2 | 1 | 数据映射对象数目 |
| 1 | 0x7020:01 | 2 | 电流模型输出数据 | ||
| 2 | 0x7030:01 | 2 | 电流模型输出数据 | ||
| 3 | PDO2（0x1602） | 0 | 2 | 1 | 数据映射对象数目 |
| 1 | 0x7040:01 | 2 | 电流模型输出数据 | ||
| 2 | 0x7050:01 | 2 | 电流模型输出数据 |
根据设备的复杂程度，PDO 数据映射又有以下几种形式：(1) 简单的设备不需要映射协议・使用固定的过程数据；・在从站 EEPROM 中读取，不需要 SDO 协议。(2) 可读取的 PDO 映射；・固定过程数据映射；・可以使用 SDO 通信读取。(3) 可选择的 PDO 映射・多组固定的 PDO 通过 PDO 分配对象 0x1C1x 选择；・通过 SDO 通信选择。(4) 可变的 PDO 映射・可通过 CoE 通信配置；・PDO 内容可改变。
1.3 CoE 非周期性数据通信
CoE 协议邮箱数据结构图 所示，其各元素定义如表 1.4 所列。
| CoE 命令定义 | |
|---|---|
| 数据元素 | 描述 |
| PDO 编号 | PDO 发送时的 PDO 序号 |
| 类型 | CoE 服务类型，0：保留1：紧急事件信息2：SDO 请求3：SDO 响应4：TxPDO5：RxPDO6：远程 TxPDO 发送请求7：远程 RxPDO 发送请求8：SDO 信息9-15：保留 |