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  以下是所有CANopen裝置都要具備的功能:

  CANopen裝置都需要具備物件字典,用來設定裝置組態及進行非即時的通訊。物件字典的entry定義如下:  在CANopen標準中定義了物件字典中的基本資料型態,包括邏輯值、整數及浮點數。也定義了複合物件:如陣列、記錄及字串。複合物件用一個8位元的數值作為其子索引(subindex)。記錄或陣列中子索引0的位置記錄此資料結構的元素個數,資料型態為UNSIGNED8。  例如在CiA301標準中,裝置通訊的引數放在索引範圍0x1000 - 0x1FFF(通訊行規區)。此區域的前幾項如下:  若配合適當的工具,可以用編輯電子資料表(electronic data sheet, EDS)檔案的方式規劃一個裝置,並且將變數的數值上傳到裝置中。EDS檔案的格式通常會是INI檔。

  

  CANopen的物理層CANbus每次傳送的資料量不大,其中包括11位元的ID、遠端傳輸請求(RTR)位元及大小不超過8位元組的資料。CANopen將CANbus 11位元的ID分為4位元的功能碼及7位元的CANopen節點ID。7位元的ID共有128種不同的組合,其中ID 0不使用,因此一個CANopen網路上最多允許127臺裝置。CANbus在CAN 2.0 B規格中允許29位元的ID,因此若配合CAN 2.0 B使用,CANopen網路上可以超過127臺裝置,不過在實際運用中,大多數的CANopen網路上裝置數量均低於此數值。  CANopen將CANbus的11位元ID稱為通訊物件ID(COB-ID)。當傳輸資料出現碰撞時,CANbus的仲裁機制會使COB-ID最小的訊息繼續傳送,不用等待或重傳。COB-ID的前4個位元是CANopen的功能碼,因此數值小的功能碼錶示對應的功能重要,允許的延遲時間較短。  以下是一個標準的CANopen頁框(frame):  在CANopen標準中,部分COB-ID被保留作網路管理及SDO通訊用。而在裝置初始化後,有些功能碼和COB-ID會對映到標準的功能,不過後續仍可以規劃為其他用途。

  CANopen裝置間的通訊可分為以下三種通訊模型。

  

  NMT(網路管理, Network management)協議是用來發布(裝置內部)狀態機的狀態變更命令(如啟動裝置或停止裝置)、以及監測遠端裝置啟動及故障情形。  NMT master使用的模組控制協定可變更裝置的狀態。其COB-ID為0,其功能碼及節點ID均為0,因此網路上的所有節點均會處理這個訊息。在此訊息的資料部分會有此訊息實際針對節點的ID,此ID也可為0,表示所有節點都要變更為指定的狀態。  心跳協定(Heartbeat protocol)是用心跳機制來監控網路中的節點及確認其正常工作。心跳訊息的生產者(一般是slave裝置)週期性的送出功能碼1110、ID為本身節點ID的訊息,訊息的資料部分有一個表示節點狀態的位元。而心跳訊息的消費者負責接收上述資料,若在指定時間(於裝置的物件字典中定義)內,消費者均未收到訊息,可採取相關行動(例如顯示錯誤或重置該裝置)。  其格式為:  CANopen裝置需要在bootup時自動從Initializing狀態切換至Pre-operational狀態,裝置會在切換完成後送出一個心跳訊息,這就是心跳協定。  有一種pull model的NMT協定,稱作節點監控(Node guarding)協定,也可以作從機的監控。

  服務資料物件(SDO)可用來存取遠端節點的物件字典,讀取或設定其中的資料。提供物件字典的節點稱為SDO server,存取物件字典的節點稱為SDO client。SDO通訊一定由SDO client開始,並提供初始化相關的引數。  在CANopen的術語中,上傳是指由SDO server中讀取資料,而下載是指設定SDO server的資料。  由於物件字典中的資料長度可能超過8個位元組,無法只用一個CAN頁框傳輸,SDO也支援長訊息的分割(segmentation)和合並(desegmentation)。這樣的物件有二種:SDO下載/上傳(SDO download/upload)及SDO區塊下載/上傳(SDO Block download/upload)。CANopen協定較新版本支援SDO區塊傳輸,可以允許傳輸大量的資料,且傳輸的overhead可以較低。  負責處理SDO資料傳輸的COB ID可在物件字典中設定。在物件字典的索引0x1200至0x127F可設定SDO server的COB ID,最多可設定到127個。而SDO client可以在物件字典的索引0x1280至0x12FF中設定。不過預定義連結(pre-defined connection set)定義在開機後(Pre-operational狀態)可用來設定裝置組態的SDO。接收用的COB ID為0x600 +節點ID,而傳送用的COB為0x580 +節點ID。  以下用SDO下載來說明SDO的協定,SDO client在要啟始下載時,會送出CAN訊息,其ID為接收端SDO channel的COB ID,而CAN頁框的資料欄位內容如下:

  程序資料物件(PDO)協定可用來在許多節點之間交換即時的資料。可透過一個PDO,傳送最多8位元組(64位元)資料給一裝置,或由一裝置接收最多8位元組(64位元)的資料。一個PDO可以由物件字典中幾個不同索引的資料組成,規劃方式則是透過物件字典中對應PDO mapping及PDO引數的索引。  PDO分為兩種:傳送用的TPDO及接收用的RPDO。一個節點的TPDO是將資料由此節點傳輸到其他節點,而RPDO則是接收由其他節點傳輸的資料。一個節點分別有4個TPDO及4個RPDO。  PDO可以用同步或非同步的方式傳送:同步的PDO是由SYNC訊息觸發,而非同步的PDO是由節點內部的條件或其他外部條件觸發。例如若一個節點規劃為允許接受其他節點產生的TPDO請求,則可以由其他節點送出一個沒有資料但有設定RTR位元的TPDO(TPDO請求),使該節點送出需求的資料。  藉由RPDO也可以使兩個或兩個以上的裝置同時啟動。只要將其RPDO對應到相同的TPDO即可。

  同步協定使用生產者/消費者模型。同步生產者(Sync-Producer)會定時產生同步訊號供同步消費者(Sync-Consumer)使用。當同步消費者收到訊號,即可以進行已規劃好的同步工作。  同步訊號會定時產生,若有PDO是由同步訊號引發,透過PDO傳送時間及同步訊號傳送週期之間的調整,可以使感測器定期的取様,而致動器也可以根據最新的輸入訊號產生對應的輸出。  在物件字典中,同步物件的索引為0x1005,可透過編輯此物件啟動同步協定。

  一般而言,時間標記物件的內容是從1984年1月1日午夜之後到現在之間經過的時間,單位為毫秒。為一個48位元(6位元組)的數值。  不過有些應用會要求時間要非常精確,這種情形會需要精準的同步,尤其是在大型網路,通訊速度受限時更是如此。此時需要將各裝置的時鐘同步,精準度要到毫秒的等級。這個要求可透過高解析度的同步訊號達成,在同步訊號中也包括了另一種時間標記,可供各裝置調整時鐘用。  同步訊號中的時間標記型態為unsigned32,單位為1毫秒,因此時間標記會在每72分鐘歸零重新計數。

  以下是在master初始化2個壓力感測器(ID分別為1和2)中,通訊的資料。
CANopen是一種架構在控制器區域網絡(Controller Area Network, CAN)上的高層通訊協定,包括通訊子協定及裝置子協定常在嵌入式系統中使用,也是工業控制常用到的一種現場匯流排。