CANopen 入門 — CiA 301 / 302 / 402 と機器開発の進め方

CANopen 機器は、自分が持つすべてのパラメータ・プロセス値・状態をインデックス（16bit）とサブインデックス（8bit）で番地付けされた表として公開します。これが OD です。

通信も設定も診断も、すべて「OD のどのエントリを読み書きするか」に還元されます。この一点を押さえると、以下の通信サービスの役割が整理しやすくなります。

PDO（Process Data Object）は、周期的またはイベント駆動でプロセスデータを送る仕組みです。あらかじめ「どの OD エントリを、CAN フレームの何バイト目に載せるか」をマッピングしておき、実行時はデータだけを送ります。最大8バイト、確認応答なし。制御ループはこれを使います。

SDO（Service Data Object）は、OD の任意のエントリを確認応答つきで読み書きする仕組みです。8バイトを超えるデータも分割転送できます。設定・診断に使いますが、1回のやり取りに往復が必要なため、周期的なデータ取得には向きません。

NMT（Network Management）は、ノードの状態（Initialising / Pre-operational / Operational / Stopped）を遷移させる仕組みです。Operational にならないと PDO は流れません。立ち上げでつまずく原因の多くはここにあります。

CiA 301：通信プロファイル。OD の構造、PDO/SDO/NMT、ハートビート、エマージェンシーメッセージ、SYNC など、CANopen の基本がすべてここにあります。

CiA 302：追加機能。NMT マスタ、ネットワークブート（構成マネージャによる設定配信）、Flying Master によるマスタ冗長化（302-2）、CANopen 経由のプログラム更新（302-3）、多階層ネットワーク（302-7）などを規定します。

CiA 402：モーション制御のデバイスプロファイル。サーボ・ステッピング・インバータのステートマシンと運転モードを標準化しています。

CiA 304：安全関連通信（SRDO）。CiA 309：TCP/IP など他ネットワークとのインタフェース。

自社機器がどこまで必要かは、「スレーブとして動けばよいのか」「マスタを実装するのか」「モーション制御か汎用 I/O か」「安全機能を担うか」で決まります。

EDS（Electronic Data Sheet）は、機器が何をできるかを記述したファイルです。XML 形式にしたものが XDD です。機器メーカーが提供します。

DCF（Device Configuration File）は、そのネットワークで実際にどう設定したかを保存したものです。構成ツールが EDS を読み込み、設定値を入れて DCF として書き出す、という関係になります。

この3つの関係を理解しないまま進めると、「手元のツールでは動くが、構成マネージャ経由の起動では動かない」という切り分けの難しい問題に当たります。

① マスタかスレーブか（両方必要か）　② 使用するデバイスプロファイル（汎用 I/O か CiA 402 か）　③ PDO の点数と更新周期　④ 必要な追加機能（SRDO、MPDO、Bootloader、Flying Master 等）　⑤ ビットレートとノード ID の割り当て方式（固定か LSS か）　⑥ EDS の提供方法。

これらが決まれば、スタックをソースから移植するか、CANopen 対応モジュールを実装するか、外付けゲートウェイで後付けするか、という実装方式の判断もできます。

実機がつながらないときは、次の順に確認するのが定石です。

ビットレートとノード ID の一致 → NMT で Pre-operational に入るか → SDO で OD が読めるか → PDO マッピングが期待どおりか → ハートビート／ノードガーディングの設定 → SYNC の周期。

上流でつまずいているのに下流を疑うと時間を失います。順序を守ってください。