ODrive项目CAN总线通信指南：从原理到实践

最新推荐文章于 2025-06-12 09:08:42 发布

钱桦实Emery

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ODrive项目CAN总线通信指南：从原理到实践

ODrive ODrive: 是一个旨在精确驱动无刷电机的项目，使廉价的无刷电机能够在高性能机器人项目中使用。项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/od/ODrive

什么是CAN总线？

CAN（Controller Area Network）总线是一种广泛应用于汽车电子和工业控制领域的通信协议。它采用多主架构设计，允许多个设备通过一对双绞线进行通信，具有以下显著特点：

差分信号传输：使用CAN_H和CAN_L两条线传输差分信号，抗干扰能力强
非破坏性仲裁：基于消息ID的优先级机制，高优先级消息不会被低优先级消息阻塞
广播通信：所有节点都能接收到总线上的消息
错误检测机制：内置CRC校验和错误帧机制，保证通信可靠性

在ODrive项目中，CAN总线为多电机协同控制提供了理想的通信解决方案。

为什么选择CAN总线？

相比其他通信方式，CAN总线在电机控制领域具有独特优势：

布线简单：仅需一对双绞线即可连接多个设备
实时性强：确定性延迟，适合实时控制应用
扩展性好：支持最多110个节点（理论值）
成本低廉：标准化的硬件方案，元器件广泛可得
抗干扰：差分信号设计适合工业环境

ODrive CAN硬件配置

硬件连接要点

终端电阻：总线两端必须各接一个120Ω终端电阻
- ODrive v3.5及以上版本可通过DIP开关启用板载终端电阻
- 早期版本需外接电阻
线缆选择：
- 推荐使用双绞线（如CAT5网线）
- 最长通信距离与波特率相关（1Mbps时约40米）
接线规范：
- CAN_H接CAN_H，CAN_L接CAN_L
- 避免星型拓扑，应采用线性总线结构

典型连接示意图

[主机设备]-----[ODrive1]-----[ODrive2]-----[...]
   |             |             |
120Ω           (120Ω)        (120Ω)

ODrive CAN软件配置

基础参数设置

通过odrivetool配置CAN参数：

# 设置轴0的CAN节点ID
odrv0.axis0.config.can.node_id = 0

# 设置轴1的CAN节点ID
odrv0.axis1.config.can.node_id = 1

# 设置CAN总线波特率（单位：bps）
odrv0.can.config.baud_rate = 250000

常用波特率对照表

| 波特率 | 配置值 | |---------|---------| | 125kbps | 125000 | | 250kbps | 250000 | | 500kbps | 500000 | | 1Mbps | 1000000 |

主机设备配置（以树莓派为例）

硬件准备

树莓派开发板
MCP2515 CAN扩展板（注意晶振频率）

软件配置步骤

启用SPI接口：

sudo raspi-config
# 选择Interfacing Options -> SPI -> Enable

加载MCP2515驱动（以12MHz晶振为例）：

sudo nano /boot/config.txt
# 添加以下内容：
dtparam=spi=on
dtoverlay=mcp2515-can0,oscillator=12000000,interrupt=25
dtoverlay=spi0-hw-cs

安装CAN工具包：
```
sudo apt-get install can-utils
```

启动CAN接口：

sudo ip link set can0 up type can bitrate 250000

通信验证与调试

基础测试方法

使用candump监听总线：
```
candump can0 -xct z
```

预期输出示例（ODrive心跳包）：

(000.000000) can0 RX - - 001 [8] 00 00 00 00 01 00 00 00
(000.100000) can0 RX - - 001 [8] 00 00 00 00 01 00 00 00

高级调试工具

安装python-can库实现图形化监控：

pip3 install python-can
python3 -m can.viewer -c "can0" -i "socketcan"

CANSimple协议应用开发

DBC文件使用

ODrive提供了CANSimple协议的DBC描述文件，极大简化了应用开发：

DBC文件优势：
- 明确定义所有消息和信号
- 自动处理数据编码/解码
- 支持多种开发语言

Python开发示例：

import can
import cantools

# 加载DBC文件
db = cantools.database.load_file('odrive-cansimple.dbc')

# 创建CAN总线接口
bus = can.interface.Bus('can0', bustype='socketcan')

# 构造设置位置命令（轴0，位置1.0弧度）
msg = db.get_message_by_name('SetInputPos')
data = db.encode_message(msg.name, {'InputPos': 1.0, 'VelFF': 0, 'TorqueFF': 0})
can_msg = can.Message(arbitration_id=msg.frame_id | 0x00, data=data)

# 发送命令
bus.send(can_msg)