STM32_CAN通信

 

目录

 

1：CAN简介

2：CAN通信帧种类介绍

3：CAN位时序

4：STM32_CAN

5：bx_CAN控制器框图

6：STM32_CAN发送,接受流程

7：STM32CAN通信位时序

8：STM32CAN代码实现

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1：CAN简介

CAN是Controller Area Network,是一种串行的通信协议，有两标准：ISO11898、ISO11519-2,其中ISO11898是针对通信速率为125Kbps~1Mbps的高速通信标准，而ISO11519-2是针对通信速率为123Kbps以下的低速通信标准

CAN有很多优点，比如多主控制，速度快，距离远，具有错误检测，恢复，连接节点多等功能。所以CAN协议特别适合工业过程监控设备的互联

讲下ISO11898标准，物理层特征如下

CAN控制器根据CAN_L和CAN_H上的点位差来判断总线电平，总线电平分为显性电平和隐形电平，二者必居其一，发送方通过使总线电平发生变化，将消息发送给接收方。

• 显性电平对应逻辑：0 CAN_H和CAN_L之差为2V左右
• 隐形电平对应逻辑：1 CAN_H和CAN_L之差为0V

要注意的是，显性电平比隐形电平强，显性电平具有优先权，只要有一个单元输出显性电平，总线上即为显性电平，而隐形电平则具有包容的意味，只要所有单元都输出隐形电平，总线上才为隐形电平，

另外，在CAN总线的起止端都有一个120Ω的终端电阻，来做阻抗匹配，以减少回波反射

2：CAN通信帧种类介绍

CAN通信是以以下5钟类型的帧进行的

数据帧、遥控帧、错误帧、过载帧、间隔帧

其中数据帧和遥控帧有标准格式和扩张格式两种，标准格式有11个位标识符（ID），扩展格式有29个位ID

介绍哈数据帧

1. 帧起始：表示数据帧开始的段
2. 仲裁段：表示该帧优先级的段
3. 控制端：表示数据的字节数及保留位的段
4. 数据段：数据的内容，一帧可发送0~8·个字节的数据
5. CRC段：检查帧的传输错误的段
6. ACK段：表示确认正常接受的段
7. 帧结束：表示数据帧结束的段

3：CAN位时序

位时序：在CAN 通信中，一个位分为4段，这每个段又由Time Quantum(简称Tq)的最小时间单位构成，这个就是位时序

有如下四个段：

• 同步段（SS）
• 传播时间段（PTS）
• 相位缓冲段1（PBS1）
• 相位缓冲段2（PBS2）

位时间=1/波特率，因此，知道位时间，我们就可以知道波特率

1 位由多少个Tq 构成、每个段又由多少个Tq 构成等，可以任意设定位时序。通过设定位时序，多个单元可同时采样，也可任意设定采样点。

位时序各段的作用和Tq数如下

 

一个位的构成： 

4：STM32_CAN

eg：STM32F407ZGT6

前面只是对CAN通信做一个基本的描述，在STM32上，自带了基本扩展CAN外设，称bxCAN,

• CAN1：主bxCAN,用于管理bxCAN与512字节SRAM存储器之间的通信。
• CAN2：从bxCAN,无法直接访问SRAM存储器，但两个bxCAN单元共享512字节SRAM存储器
• 波特率最高达1Mbps
• 支持时间触发通信
• 具有3个发送邮箱
• 具有3级深度的2个接受FIFO
• 可变的筛选器组（也称过滤器组，最多28个）

bxCAN有三种主要的工作模式：初始化、正常、睡眠，还有测试模式和调试模式，具体看数据手册

5：bx_CAN控制器框图

筛选器组，可以设置你需要的数据，不需要的就不接受，就是为降低CPU处理CAN通信的开销

STM32 CAN控制器每个筛选器组由2个32位寄存器组成，根据位宽不同，每个筛选器组可提供1个32位的筛选器或2个16位的筛选器

筛选器可配置为：屏蔽位模式、标识符列表模式 

通过CAN_FM1R（筛选器模式寄存器）和CAN_FS1R（筛选器尺度寄存器）可配置筛选器的位宽和模式

• 为了过滤出一组标识符，应该设置筛选器组工作在屏蔽位模式
• 为了过滤出一个标识符，应该设置过滤器工作在标识符列表模式
• 应用程序不用的筛选器组，应该保持在禁用状态(通过CAN_FA1R设置)。
• 通过CAN_FFA1R的设置，可以将筛选器组关联到FIFO0/FIFO1
• 筛选器组中的每个筛选器，都被编号为(即：筛选器编号)从0开始，到某个最大数值－取决于筛选器组的模式和位宽的设置。

6：STM32_CAN发送,接受流程

 报文FIFO具有锁定功能（由CAN_MCR,RFLM位控制），锁定后，新数据将丢失，不锁定则新数据将替代老数据

7：STM32CAN通信位时序

 

8：STM32CAN代码实现

1：初始化 

  	//CAN单元设置
   	CAN_InitStructure.CAN_TTCM=DISABLE;	//非时间触发通信模式   
  	CAN_InitStructure.CAN_ABOM=DISABLE;	//软件自动离线管理	  
  	CAN_InitStructure.CAN_AWUM=DISABLE; //睡眠模式通过软件唤醒(清除CAN->MCR的SLEEP位)
  	CAN_InitStructure.CAN_NART=ENABLE;	//禁止报文自动传送 
  	CAN_InitStructure.CAN_RFLM=DISABLE;	//报文不锁定,新的覆盖旧的  
  	CAN_InitStructure.CAN_TXFP=DISABLE;	//优先级由报文标识符决定 
  	CAN_InitStructure.CAN_Mode= mode;	//模式设置 
  	CAN_InitStructure.CAN_SJW=tsjw;	    
//重新同步跳跃宽度(Tsjw)为tsjw+1个时间单位 CAN_SJW_1tq~CAN_SJW_4tq
  	CAN_InitStructure.CAN_BS1=tbs1;     //Tbs1范围CAN_BS1_1tq ~CAN_BS1_16tq
  	CAN_InitStructure.CAN_BS2=tbs2;     //Tbs2范围CAN_BS2_1tq ~	CAN_BS2_8tq
  	CAN_InitStructure.CAN_Prescaler=brp;  //分频系数(Fdiv)为brp+1	
  	CAN_Init(CAN1, &CAN_InitStructure);   // 初始化CAN1 
    
		//配置过滤器
 	CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterNumber=0;	                   //过滤器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;//过滤器0关联到FIFO0
  	CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterActivation=ENABLE;              //激活过滤器0
  	CAN_FilterInit(&CAN_FilterInitStructure);                         //滤波器初始化

相应引脚配置位复用推挽输出加上拉模式

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位时序寄存器的位31，30
8. CAN_SJW:操作CAN_BTR位时序寄存器的位25，24
9. CAN_BS1:操作CAN_BTR位时序寄存器的位19~16
10. CAN_BS2:操作CAN_BTR位时序寄存器的位22~20
11. CAN_Prescaler:操作CAN_BTR位时序寄存器的位9~0

配置过滤器

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

2：发送数据

u8 CAN1_Send_Msg(u8* msg,u8 len)
{	
  u8 mbox;
  u16 i=0;
  CanTxMsg TxMessage;
  TxMessage.StdId=0x12;	  // 标准标识符为0
  TxMessage.ExtId=0x12;	  // 设置扩展标示符（29位）
  TxMessage.IDE=0;		  // 使用扩展标识符
  TxMessage.RTR=0;		  // 消息类型为数据帧，一帧8位
  TxMessage.DLC=len;							 // 发送两帧信息
  for(i=0;i<len;i++)
  TxMessage.Data[i]=msg[i];				 // 第一帧信息          
  mbox= CAN_Transmit(CAN1, &TxMessage);   
  i=0;
  while((CAN_TransmitStatus(CAN1, mbox)==CAN_TxStatus_Failed)&&(i<0XFFF))i++;	//等待发送结束
  if(i>=0XFFF)return 1;
  return 0;		

}

1. StdId、IDE、RTR  :在IDE的基础上，决定在CAN_TIxR发送邮箱标识符寄存器上标识符类型和帧类型
2. ExtId、IDE、RTR：在IDE的基础上，决定在CAN_TIxR发送邮箱标识符寄存器上标识符类型和帧类型
3. len：操作CAN_TDTxR邮箱数据长度控制和时间戳寄存器的位3：0
4. Data：操作CAN_TDL\HxR邮箱数据低\高寄存器
5. 最后查询CAN_TSR发送状态寄存器，等待发送结束

 3：接受数据

u8 CAN1_Receive_Msg(u8 *buf)
{		   		   
 	u32 i;
	CanRxMsg RxMessage;
    if( CAN_MessagePending(CAN1,CAN_FIFO0)==0)return 0;		//没有接收到数据,直接退出 
    CAN_Receive(CAN1, CAN_FIFO0, &RxMessage);//读取数据	
    for(i=0;i<RxMessage.DLC;i++)
    buf[i]=RxMessage.Data[i];  
	return RxMessage.DLC;	
}

1. 先查询CAN_RF0R接受FIFI 0寄存器的位1：0
2. 然后去读取CAN_RDL\HxR接受FIFO邮箱数据低\高位寄存器的数据存放在RxMessage.Data中