STM32_CAN通信

 

目錄

 

1：CAN簡介

2：CAN通信幀種類介紹

3：CAN位時序

4：STM32_CAN

5：bx_CAN控制器框圖

6：STM32_CAN發送,接受流程

7：STM32CAN通信位時序

8：STM32CAN代碼實現

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1：CAN簡介

CAN是Controller Area Network,是一種串行的通信協議，有兩標準：ISO11898、ISO11519-2,其中ISO11898是針對通信速率爲125Kbps~1Mbps的高速通信標準，而ISO11519-2是針對通信速率爲123Kbps以下的低速通信標準

CAN有很多優點，比如多主控制，速度快，距離遠，具有錯誤檢測，恢復，連接節點多等功能。所以CAN協議特別適合工業過程監控設備的互聯

講下ISO11898標準，物理層特徵如下

CAN控制器根據CAN_L和CAN_H上的點位差來判斷總線電平，總線電平分爲顯性電平和隱形電平，二者必居其一，發送方通過使總線電平發生變化，將消息發送給接收方。

• 顯性電平對應邏輯：0 CAN_H和CAN_L之差爲2V左右
• 隱形電平對應邏輯：1 CAN_H和CAN_L之差爲0V

要注意的是，顯性電平比隱形電平強，顯性電平具有優先權，只要有一個單元輸出顯性電平，總線上即爲顯性電平，而隱形電平則具有包容的意味，只要所有單元都輸出隱形電平，總線上才爲隱形電平，

另外，在CAN總線的起止端都有一個120Ω的終端電阻，來做阻抗匹配，以減少回波反射

2：CAN通信幀種類介紹

CAN通信是以以下5鍾類型的幀進行的

數據幀、遙控幀、錯誤幀、過載幀、間隔幀

其中數據幀和遙控幀有標準格式和擴張格式兩種，標準格式有11個位標識符（ID），擴展格式有29個位ID

介紹哈數據幀

1. 幀起始：表示數據幀開始的段
2. 仲裁段：表示該幀優先級的段
3. 控制端：表示數據的字節數及保留位的段
4. 數據段：數據的內容，一幀可發送0~8·個字節的數據
5. CRC段：檢查幀的傳輸錯誤的段
6. ACK段：表示確認正常接受的段
7. 幀結束：表示數據幀結束的段

3：CAN位時序

位時序：在CAN 通信中，一個位分爲4段，這每個段又由Time Quantum(簡稱Tq)的最小時間單位構成，這個就是位時序

有如下四個段：

• 同步段（SS）
• 傳播時間段（PTS）
• 相位緩衝段1（PBS1）
• 相位緩衝段2（PBS2）

位時間=1/波特率，因此，知道位時間，我們就可以知道波特率

1 位由多少個Tq 構成、每個段又由多少個Tq 構成等，可以任意設定位時序。通過設定位時序，多個單元可同時採樣，也可任意設定採樣點。

位時序各段的作用和Tq數如下

 

一個位的構成： 

4：STM32_CAN

eg：STM32F407ZGT6

前面只是對CAN通信做一個基本的描述，在STM32上，自帶了基本擴展CAN外設，稱bxCAN,

• CAN1：主bxCAN,用於管理bxCAN與512字節SRAM存儲器之間的通信。
• CAN2：從bxCAN,無法直接訪問SRAM存儲器，但兩個bxCAN單元共享512字節SRAM存儲器
• 波特率最高達1Mbps
• 支持時間觸發通信
• 具有3個發送郵箱
• 具有3級深度的2個接受FIFO
• 可變的篩選器組（也稱過濾器組，最多28個）

bxCAN有三種主要的工作模式：初始化、正常、睡眠，還有測試模式和調試模式，具體看數據手冊

5：bx_CAN控制器框圖

篩選器組，可以設置你需要的數據，不需要的就不接受，就是爲降低CPU處理CAN通信的開銷

STM32 CAN控制器每個篩選器組由2個32位寄存器組成，根據位寬不同，每個篩選器組可提供1個32位的篩選器或2個16位的篩選器

篩選器可配置爲：屏蔽位模式、標識符列表模式 

通過CAN_FM1R（篩選器模式寄存器）和CAN_FS1R（篩選器尺度寄存器）可配置篩選器的位寬和模式

• 爲了過濾出一組標識符，應該設置篩選器組工作在屏蔽位模式
• 爲了過濾出一個標識符，應該設置過濾器工作在標識符列表模式
• 應用程序不用的篩選器組，應該保持在禁用狀態(通過CAN_FA1R設置)。
• 通過CAN_FFA1R的設置，可以將篩選器組關聯到FIFO0/FIFO1
• 篩選器組中的每個篩選器，都被編號爲(即：篩選器編號)從0開始，到某個最大數值－取決於篩選器組的模式和位寬的設置。

6：STM32_CAN發送,接受流程

 報文FIFO具有鎖定功能（由CAN_MCR,RFLM位控制），鎖定後，新數據將丟失，不鎖定則新數據將替代老數據

7：STM32CAN通信位時序

 

8：STM32CAN代碼實現

1：初始化 

  	//CAN單元設置
   	CAN_InitStructure.CAN_TTCM=DISABLE;	//非時間觸發通信模式   
  	CAN_InitStructure.CAN_ABOM=DISABLE;	//軟件自動離線管理	  
  	CAN_InitStructure.CAN_AWUM=DISABLE; //睡眠模式通過軟件喚醒(清除CAN->MCR的SLEEP位)
  	CAN_InitStructure.CAN_NART=ENABLE;	//禁止報文自動傳送 
  	CAN_InitStructure.CAN_RFLM=DISABLE;	//報文不鎖定,新的覆蓋舊的  
  	CAN_InitStructure.CAN_TXFP=DISABLE;	//優先級由報文標識符決定 
  	CAN_InitStructure.CAN_Mode= mode;	//模式設置 
  	CAN_InitStructure.CAN_SJW=tsjw;	    
//重新同步跳躍寬度(Tsjw)爲tsjw+1個時間單位 CAN_SJW_1tq~CAN_SJW_4tq
  	CAN_InitStructure.CAN_BS1=tbs1;     //Tbs1範圍CAN_BS1_1tq ~CAN_BS1_16tq
  	CAN_InitStructure.CAN_BS2=tbs2;     //Tbs2範圍CAN_BS2_1tq ~	CAN_BS2_8tq
  	CAN_InitStructure.CAN_Prescaler=brp;  //分頻係數(Fdiv)爲brp+1	
  	CAN_Init(CAN1, &CAN_InitStructure);   // 初始化CAN1 
    
		//配置過濾器
 	CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterNumber=0;	                   //過濾器0
  	CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMode=CAN_FilterMode_IdMask; 
  	CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterScale=CAN_FilterScale_32bit; //32位 
  	CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdHigh=0x0000;               //32位ID
  	CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdLow=0x0000;
  	CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdHigh=0x0000;           //32位MASK
  	CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdLow=0x0000;
   	CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterFIFOAssignment=CAN_Filter_FIFO0;//過濾器0關聯到FIFO0
  	CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterActivation=ENABLE;              //激活過濾器0
  	CAN_FilterInit(&CAN_FilterInitStructure);                         //濾波器初始化

相應引腳配置位複用推輓輸出加上拉模式

1. CAN_TTCM:操作CAN_MCR主控制寄存器的位7
2. CAN_ABOM:操作CAN_MCR主控制寄存器的位6
3. CAN_AWU:M操作CAN_MCR主控制寄存器的位5
4. CAN_NART:操作CAN_MCR主控制寄存器的位4
5. CAN_RFLM:操作CAN_MCR主控制寄存器的位3
6. CAN_TXFP:操作CAN_MCR主控制寄存器的位2
7. CAN_Mode:操作CAN_BTR位時序寄存器的位31，30
8. CAN_SJW:操作CAN_BTR位時序寄存器的位25，24
9. CAN_BS1:操作CAN_BTR位時序寄存器的位19~16
10. CAN_BS2:操作CAN_BTR位時序寄存器的位22~20
11. CAN_Prescaler:操作CAN_BTR位時序寄存器的位9~0

配置過濾器

1. CAN_FilterNumber:操作CAN_FA1R篩選器激活寄存器的位27:0
2. CAN_FilterMode:操作CAN_FM1R篩選器模式寄存器的位27:0
3. CAN_FilterScale:操作CAN_FS1R篩選器尺度寄存器的位27:0和CAN_FiRx篩選器組i寄存器
4. CAN_FilterIdHigh、CAN_FilterIdLow、CAN_FilterMaskIdHigh、CAN_FilterMaskIdLow都是配合操作CAN_FiRx篩選器組i寄存器
5. CAN_FilterFIFOAssignment:操作CAN_FFA1R篩選器FIFO分配寄存器的位27：0
6. CAN_FilterActivation：操作CAN_FA1R篩選器激活寄存器的位27:0

2：發送數據

u8 CAN1_Send_Msg(u8* msg,u8 len)
{	
  u8 mbox;
  u16 i=0;
  CanTxMsg TxMessage;
  TxMessage.StdId=0x12;	  // 標準標識符爲0
  TxMessage.ExtId=0x12;	  // 設置擴展標示符（29位）
  TxMessage.IDE=0;		  // 使用擴展標識符
  TxMessage.RTR=0;		  // 消息類型爲數據幀，一幀8位
  TxMessage.DLC=len;							 // 發送兩幀信息
  for(i=0;i<len;i++)
  TxMessage.Data[i]=msg[i];				 // 第一幀信息          
  mbox= CAN_Transmit(CAN1, &TxMessage);   
  i=0;
  while((CAN_TransmitStatus(CAN1, mbox)==CAN_TxStatus_Failed)&&(i<0XFFF))i++;	//等待發送結束
  if(i>=0XFFF)return 1;
  return 0;		

}

1. StdId、IDE、RTR  :在IDE的基礎上，決定在CAN_TIxR發送郵箱標識符寄存器上標識符類型和幀類型
2. ExtId、IDE、RTR：在IDE的基礎上，決定在CAN_TIxR發送郵箱標識符寄存器上標識符類型和幀類型
3. len：操作CAN_TDTxR郵箱數據長度控制和時間戳寄存器的位3：0
4. Data：操作CAN_TDL\HxR郵箱數據低\高寄存器
5. 最後查詢CAN_TSR發送狀態寄存器，等待發送結束

 3：接受數據

u8 CAN1_Receive_Msg(u8 *buf)
{		   		   
 	u32 i;
	CanRxMsg RxMessage;
    if( CAN_MessagePending(CAN1,CAN_FIFO0)==0)return 0;		//沒有接收到數據,直接退出 
    CAN_Receive(CAN1, CAN_FIFO0, &RxMessage);//讀取數據	
    for(i=0;i<RxMessage.DLC;i++)
    buf[i]=RxMessage.Data[i];  
	return RxMessage.DLC;	
}

1. 先查詢CAN_RF0R接受FIFI 0寄存器的位1：0
2. 然後去讀取CAN_RDL\HxR接受FIFO郵箱數據低\高位寄存器的數據存放在RxMessage.Data中