STM32F767/429->CAN通信实验
CAN
- 简介
- 特点
- CAN协议进行方法:帧
- 数据帧
- 基本构成
- 各段简介
- CAN的位时序
- CAN协议仲裁功能的实现
- bxCAN 的主要特点
- CAN 发送流程
- CAN 接收流程
- 寄存器
- 主控制寄存器(CAN_MCR)
- CAN 位时序寄存器(CAN_BTR)
- CAN 发送邮箱标识符寄存器(CAN_TIxR)(x=0~3)
- CAN 发送邮箱数据长度和时间戳寄存器 (CAN_TDTxR) (x=0~2)
- CAN 发送邮箱低字节数据寄存器 (CAN_TDLxR) (x=0~2)
- CAN 接收 FIFO 邮箱标识符寄存器 (CAN_RIxR) (x=0/1)
- CAN 过滤器模式寄存器(CAN_FM1R)
- CAN 过滤器位宽寄存器(CAN_FS1R)
- CAN 过滤器 FIFO 关联寄存器(CAN_FFA1R)
- CAN 过滤器激活寄存器(CAN_FA1R)
- CAN 的过滤器组 i 的寄存器 x(CAN_FiRx)(i=0~27；x=1/2)
- 功能实现
- CAN 的初始化配置步骤
- 1)配置相关引脚的复用功能(AF9),使能 CAN 时钟
- 2)设置 CAN 工作模式及波特率等
- 3)设置滤波器
- 硬件设计
- STM32F767/429 与 TJA1050 连接关系
- 软件设计
- 其中重要函数讲解
- CAN_Mode_Init
- Can_Tx_Msg
- Can_Msg_Pend
- Can_Rx_Msg
- can.h 的 CAN_RX0_INT_ENABLE 宏定义
- 下载验证
简介
Control Area Network
Can控制器根据两根线上的电位差来判断总线电平,总线电平分为显性和隐形两种,发送方通过使总线电平发生变化,使接收方接到消息.
特点
(1)多主控制 总线空闲时,所有单元都可以发送消息,多个单元同时开始发送消息时，根据标识符(Identifier 以下称为 ID)决定优先级.ID 并不是表示发送的目的地址,而是表示访问总线的消息的优先级.两个以上的单元同时开始发送消息时,对各消息 ID 的每个位进行逐个仲裁比较.仲裁获胜(被判定为优先级最高)的单元可继续发送消息,仲裁失利的单元则立刻停止发送而进行接收工作.
(2)系统的柔软性 与总线相连的单元没有类似于“地址”的信息.因此在总线上增加单元时,连接在总线上的其它单元的软硬件及应用层都不需要改变.
(3)通信速度较快,通信距离远 最高 1Mbps(距离小于 40M).最远可达10KM(速率低于 5Kbps).
(4)错误检测、错误通知和错误恢复功能 所有单元都可以检测错误;
检测出错误的单元会立即同时通知其他所有单元;
正在发送消息的单元一旦检测出错误,会强制结束当前的发送.强制结束发送的单元会不断反复地重新发送此消息直到成功发送为止.
(5)故障封闭功能 CAN可以判断出错误的类型是总线上暂时的数据错误(如外部噪声等),还是持续的数据错误(如单元内部故障,驱动器故障,断线等) 由此功能,当总线上发生持续数据错误时,可将引起此故障的单元从总线上隔离出去.
(6)连接节点多 CAN 总线是可同时连接多个单元的总线,可连接的单元总数理论上是没有限制的,但实际上可连接的单元数受总线上的时间延迟及电气负载的限制.降低通信速度,可连接的单元数增加;提高通信速度,则可连接的单元数减少.
CAN 协议经过 ISO 标准化后有两个标准:ISO11898 标准和ISO11519-2 标准.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 125Kbps 以下的低速通信标准.
我们使用的是 500Kbps 的通信速率，使用的是 ISO11898 标准，该标准的物理层特征如图
从该特性可以看出,显性电平对应逻辑 0,CAN_H 和 CAN_L 之差为 2.5V 左右.而隐性电平对应逻辑 1,CAN_H 和 CAN_L 之差为 0V.在总线上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,只有所有的单元都输出隐性电平,总线上才为隐性电平(显性电平比隐性电平更强).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.
CAN协议进行方法:帧
| 帧类型 | 帧用途 |
|---|---|
| 数据帧 | 用于发送单元向接收单元传送数据的帧 |
| 遥控帧 | 用于接收单元向具有相同 ID 的发送单元请求数据的帧 |
| 错误帧 | 用于当检测出错误时向其它单元通知错误的帧 |
| 过载帧 | 用于接收单元通知其尚未做好接收准备的帧 |
| 间隔帧 | 用于将数据帧及遥控帧与前面的帧分离开来的帧 |
数据帧
基本构成
数据帧和遥控帧有标准格式和扩展格式两种格式.标准格式有 11 个位的标识符(ID),
扩展格式有 29 个位的 ID
数据帧一般由 7 个段构成,即:
(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)控制段.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.表示确认正常接收的段.
(7)帧结束.表示数据帧结束的段.
数据帧的构成如图所示
图中D 表示显性电平,R 表示隐形电平(下同).
各段简介
1.帧起始:标准帧和扩展帧都是由 1 个位的显性电平表示帧起始.
2.仲裁段:表示数据优先级的段,标准帧和扩展帧格式在本段有所区别,如图
标准格式的 ID 有 11 个位.从 ID28 到 ID18 被依次发送.禁止高 7 位都为隐性(禁止设定:ID=1111111XXXX).扩展格式的 ID 有 29 个位.基本 ID 从 ID28 到 ID18,扩展 ID 由
ID17 到 ID0 表示.基本 ID 和标准格式的 ID 相同.禁止高 7 位都为隐性(禁止设定:基本
ID=1111111XXXX).
其中 RTR 位用于标识是否是远程帧(0,数据帧；1,远程帧),IDE 位为标识符选择位(0,使用标准标识符；1,使用扩展标识符),SRR 位为代替远程请求位,为隐性位,它代替了标准帧中的 RTR 位.
3.控制段:由 6 个位构成,表示数据段的字节数.标准帧和扩展帧的控制段稍有不同
上图中,r0 和 r1 为保留位,必须全部以显性电平发送,但是接收端可以接收显性、隐性及任意组合的电平.DLC 段为数据长度表示段,高位在前,DLC 段有效值为 0-8,但是接收方接收到 9-15 的时候并不认为是错误.
4.数据段:该段可包含 0~8 个字节的数据.从最高位(MSB)开始输出,标准帧和扩展帧在这个段的定义都是一样的.
5.CRC段:该段用于检查帧传输错误.由 15 个位的 CRC 顺序和 1 个位的 CRC 界定符(用于分隔的位)组成,标准帧和扩展帧在这个段的格式也是相同的.
此段CRC 的值计算范围包括:帧起始、仲裁段、控制段、数据段.接收方以同样的算法计算 CRC 值并进行比较,不一致时会通报错误.
6.ACK 段:此段用来确认是否正常接收.由 ACK 槽(ACK Slot)和 ACK 界定符 2 个位组成.标准帧和扩展帧在这个段的格式也是相同的.如图
发送单元的 ACK,发送 2 个位的隐性位,而接收到正确消息的单元在 ACK 槽(ACK Slot) 发送显性位,通知发送单元正常接收结束,这个过程叫发送ACK/返回 ACK.发送 ACK 的是在既不处于总线关闭态也不处于休眠态的所有接收单元中,接收到正常消息的单元(发送单元不发送 ACK).所谓正常消息是指不含填充错误、格式错误、CRC 错误的消息.
7.帧结束:标准帧和扩展帧在这个段格式一样,由 7 个位的隐性位组成
CAN的位时序
由发送单元在非同步的情况下发送的每秒钟的位数称为位速率.一个位可分为 4 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)
这些段又由可称为 Time Quantum(以下称为Tq)的最小时间单位构成.
1 位分为 4 个段,每个段又由若干个 Tq 构成,这称为位时序.
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.各段的作用和 Tq 数如表
1 个位的构成如图
图的采样点,是指读取总线电平,并将读到的电平作为位值的点.位置在 PBS1 结束处.根据这个位时序,我们就可以计算 CAN 通信的波特率了.具体方法稍后介绍.
CAN协议仲裁功能的实现
在总线空闲态,最先开始发送消息的单元获得发送权.
当多个单元同时开始发送时,各发送单元从仲裁段的第一位开始进行仲裁.连续输出显性电平最多的单元可继续发送.实现过程,如图
bxCAN 的主要特点
STM32F767和STM32F429的 bxCAN 的主要特点有：
支持 CAN 协议 2.0A 和 2.0B 主动模式
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 个接收 FIFO
可变的过滤器组（28 个，CAN1 和 CAN2 共享）
在 STM32F767IGT6 中，带有 2 个 CAN 控制器，而我们本章只用了 1 个 CAN，即 CAN1。双 CAN 的框图如图:
从图中可以看出两个 CAN 都分别拥有自己的发送邮箱和接收 FIFO,但是他们共用 28 个滤波器.通过CAN_FMR 寄存器的设置,可以设置滤波器的分配方式.
STM32F767/429 的标识符过滤是一个比较复杂的东东,它的存在减少了 CPU 处理 CAN 通信的开销.STM32F767/429 的过滤器(也称筛选器)组最多有 28 个,每个滤波器组 x 由 2 个 32 为寄存器,CAN_FxR1 和 CAN_FxR2 组成.
STM32F767 每个过滤器组的位宽都可以独立配置,以满足应用程序的不同需求.根据位宽的不同,每个过滤器组可提供：
● 1 个 32 位过滤器,包括：STDID[10:0]、EXTID[17:0]、IDE 和 RTR 位
● 2 个 16 位过滤器,包括：STDID[10:0]、IDE、RTR 和 EXTID[17:15]位此外过滤器可配置为,屏蔽位模式和标识符列表模式.
在屏蔽位模式下,标识符寄存器和屏蔽寄存器一起,指定报文标识符的任何一位,应该按照“必须匹配”或“不用关心”处理.
而在标识符列表模式下,屏蔽寄存器也被当作标识符寄存器用.因此,不是采用一个标识符加一个屏蔽位的方式,而是使用 2 个标识符寄存器.接收报文标识符的每一位都必须跟过滤器标识符相同.
通过CAN_FMR 寄存器,可以配置过滤器组的位宽和工作模式,如图(过滤器组位宽模式设置)
为了过滤出一组标识符,应该设置过滤器组工作在屏蔽位模式.
为了过滤出一个标识符,应该设置过滤器组工作在标识符列表模式.应用程序不用的过滤器组,应该保持在禁用状态.
过滤器组中的每个过滤器,都被编号为(叫做过滤器号,图中的 n)从 0 开始,到某个最大数值－取决于过滤器组的模式和位宽的设置.
举个简单的例子,我们设置过滤器组 0 工作在：1 个 32 位过滤器-标识符屏蔽模式,然后设置CAN_F0R1=0XFFFF0000,CAN_F0R2=0XFF00FF00.其中存放到 CAN_F0R1 的值就是期
望收到的 ID,即我们希望收到的 ID(STID+EXTID+IDE+RTR)最好是：0XFFFF0000.而
0XFF00FF00 就是设置我们需要必须关心的 ID,表示收到的 ID,其位[31:24]和位[15:8]这 16 个位的必须和 CAN_F0R1 中对应的位一模一样,而另外的 16 个位则不关心,可以一样,也可以不一样,都认为是正确的 ID,即收到的 ID 必须是 0XFFxx00xx,才算是正确的(x 表示不关心).关于标识符过滤的详细介绍,请参考《STM32F7 中文参考手册》的 36.7.4 节(1152 页)[《 STM32F4xx 》的 24.7.4 .7.4节(616页)].
CAN 发送流程
CAN 发送流程为：程序选择 1 个空置的邮箱(TME=1)→设置标识符(ID),数据长度和发送数据→设置CAN_TIxR 的 TXRQ 位为 1,请求发送→邮箱挂号(等待成为最高优先级)→预定发送(等待总线空闲)→发送→邮箱空置.整个流程如图所示：
CAN 接收流程
CAN 接收到的有效报文,被存储在 3 级邮箱深度的 FIFO 中.FIFO 完全由硬件来管理,从而节省了 CPU 的处理负荷,简化了软件并保证了数据的一致性.应用程序只能通过读取 FIFO 输出邮箱,来读取 FIFO 中最先收到的报文.这里的有效报文是指那些正确被接收的(直到 EOF 都没有错误)且通过了标识符过滤的报文.前面我们知道 CAN 的接收有 2 个 FIFO,我们每个滤波器组都可以设置其关联的 FIFO,通过 CAN_FFA1R 的设置,可以将滤波器组关联到FIFO0/FIFO1.
CAN 接收流程为：FIFO 空→收到有效报文→挂号_1(存入 FIFO 的一个邮箱,这个由硬件控制,我们不需要理会)→收到有效报文→挂号_2→收到有效报文→挂号_3→收到有效报文→ 溢出.
这个流程里面,我们没有考虑从 FIFO 读出报文的情况,实际情况是：我们必须在 FIFO 溢出之前,读出至少 1 个报文,否则下个报文到来,将导致 FIFO 溢出,从而出现报文丢失.每读出 1 个报文,相应的挂号就减 1,直到 FIFO 空.CAN 接收流程如图
FIFO 接收到的报文数,我们可以通过查询 CAN_RFxR 的 FMP 寄存器来得到,只要 FMP不为 0,我们就可以从 FIFO 读出收到的报文.
接下来,我们简单看看 STM32F767/429 的 CAN 位时间特性,STM32F767/429 把传播时间段和相位缓冲段 1(STM32F767/429 称之为时间段 1)合并了,所以 STM32F767/429 的 CAN 一个位只有 3 段：同步段(SYNC_SEG)、时间段 1(BS1)和时间段 2(BS2).STM32F767/429 的 BS1 段可以设置为 1~16 个时间单元,刚好等于我们上面介绍的传播时间段和相位缓冲段 1 之和.STM32F767/429 的 CAN 位时序如图
图中还给出了 CAN 波特率的计算公式,我们只需要知道 BS1 和 BS2 的设置,以及 APB1的时钟频率(一般为 54Mhz),就可以方便的计算出波特率.比如设置 TS1=10、TS2=7 和 BRP=6,在 APB1 频率为54Mhz 的条件下,即可得到 CAN 通信的波特率=54000/[(7+10+1)*6]=500Kbps.接下来,我们介绍一下本章需要用到的一些比较重要的寄存器.
寄存器
主控制寄存器(CAN_MCR)
该寄存器的详细描述,请参考《STM32F7 中文参考手册》36.9.2 节(《STM32F4xx中文参考手册》24.9.2 625页),这里我们仅介绍INRQ位,该位用来控制初始化请求.
软件对该位清 0,可使 CAN 从初始化模式进入正常工作模式:当 CAN 在接收引脚检测到连续的 11 个隐性位后,CAN 就达到同步,并为接收和发送数据作好准备了.为此,硬件相应地对CAN_MSR 寄存器的 INAK 位清"0".
软件对该位置 1 可使 CAN 从正常工作模式进入初始化模式:一旦当前的 CAN 活动(发送或接收)结束,CAN 就进入初始化模式.相应地,硬件对 CAN_MSR 寄存器的 INAK 位置’1’.
所以我们在 CAN 初始化的时候,先要设置该位为 1,然后进行初始化(尤其是CAN_BTR 的设置,该寄存器,必须在 CAN 正常工作之前设置),之后再设置该位为 0,让 CAN 进入正常工作模式.
CAN 位时序寄存器(CAN_BTR)
该寄存器用于设置分频、Tbs1、Tbs2以及 Tsjw 等非常重要的参数,直接决定了 CAN 的波特率.另外该寄存器还可以设置 CAN 的工作模式,该寄存器各位描述如图:
STM32F767/429 提供了两种测试模式,环回模式和静默模式,当然他们组合还可以组合成环回静默模式.这里我们简单介绍下环回模式.
在环回模式下,bxCAN 把发送的报文当作接收的报文并保存(如果可以通过接收过滤)在接收邮箱里.也就是环回模式是一个自发自收的模式,如图
环回模式可用于自测试.为了避免外部的影响,在环回模式下 CAN 内核忽略确认错误(在数据/远程帧的确认位时刻,不检测是否有显性位).在环回模式下,bxCAN 在内部把 Tx 输出回馈到 Rx 输入上,而完全忽略 CANRX 引脚的实际状态.发送的报文可以在 CANTX 引脚上检测到.
CAN 发送邮箱标识符寄存器(CAN_TIxR)(x=0~3)
该寄存器主要用来设置标识符(包括扩展标识符),另外还可以设置帧类型,通过 TXRQ值 1,来请求邮箱发送.因为有 3 个发送邮箱,所以寄存器 CAN_TIxR 有 3 个.
CAN 发送邮箱数据长度和时间戳寄存器 (CAN_TDTxR) (x=0~2)
该寄存器我们本章仅用来设置数据长度,即最低 4 个位.
CAN 发送邮箱低字节数据寄存器 (CAN_TDLxR) (x=0~2)
该寄存器各位描述如图
该寄存器用来存储将要发送的数据,这里只能存储低 4 个字节,另外还有一个寄存器CAN_TDHxR,该寄存器用来存储高 4 个字节,这样总共就可以存储 8 个字节.CAN_TDHxR 的各位描述同CAN_TDLxR 类似,我们就不单独介绍了.
CAN 接收 FIFO 邮箱标识符寄存器 (CAN_RIxR) (x=0/1)
该寄存器各位描述同 CAN_TIxR 寄存器几乎一模一样,只是最低位为保留位,该寄存器用于保存接收到的报文标识符等信息,我们可以通过读该寄存器获取相关信息.
同样的,CAN 接收 FIFO 邮箱数据长度和时间戳寄存器 (CAN_RDTxR) 、CAN 接收 FIFO
邮箱低字节数据寄存器 (CAN_RDLxR) 和 CAN 接收 FIFO 邮箱高字节数据寄存器
(CAN_RDHxR) 分别和发送邮箱的:CAN_TDTxR、CAN_TDLxR 以及 CAN_TDHxR 类似,这里我们就不单独一一介绍了.详细介绍,请参考《STM32F7 中文参考手册 》36.9 节(《STM32F4xx 中文参考手册 》24.9.3-635页).
CAN 过滤器模式寄存器(CAN_FM1R)
该寄存器各位描述如图
该寄存器用于设置各滤波器组的工作模式,对 28 个滤波器组的工作模式,都可以通过该寄存器设置,不过该寄存器必须在过滤器处于初始化模式下(CAN_FMR 的 FINIT 位=1),才可以进行设置.
CAN 过滤器位宽寄存器(CAN_FS1R)
该寄存器用于设置各滤波器组的位宽,对 28 个滤波器组的位宽设置,都可以通过该寄存器实现.该寄存器也只能在过滤器处于初始化模式下进行设置.
CAN 过滤器 FIFO 关联寄存器(CAN_FFA1R)
该寄存器设置报文通过滤波器组之后,被存入的 FIFO,如果对应位为 0,则存放到 FIFO0； 如果为 1,则存放到 FIFO1.该寄存器也只能在过滤器处于初始化模式下配置.
CAN 过滤器激活寄存器(CAN_FA1R)
该寄存器各位对应滤波器组和前面的几个寄存器类似,这里就不列出了,对对应位置 1,即开启对应的滤波器组；置 0 则关闭该滤波器组.
CAN 的过滤器组 i 的寄存器 x(CAN_FiRx)(i=0~27；x=1/2)
该寄存器各位描述如图
每个滤波器组的 CAN_FiRx 都由 2 个 32 位寄存器构成,即:CAN_FiR1 和 CAN_FiR2.根据过滤器位宽和模式的不同设置,这两个寄存器的功能也不尽相同.关于过滤器的映射,功能描述和屏蔽寄存器的关联,请参见图
功能实现
本章,我们通过 KEY_UP 按键选择 CAN 的工作模式(正常模式/环回模式),然后通过 KEY0 控制数据发送,并通过查询的办法,将接收到的数据显示在 LCD 模块上.如果是环回模式,我们用一个开发板即可测试.如果是正常模式,我们就需要 2 个阿波罗开发板,并且将他们的 CAN 接口对接起来,然后一个开发板发送数据,另外一个开发板将接收到的数据显示在 LCD 模块上.
CAN 的初始化配置步骤
1)配置相关引脚的复用功能(AF9),使能 CAN 时钟
我们要用 CAN,第一步就要使能 CAN 的时钟,CAN 的时钟通过 APB1ENR 的第 25 位来设置.其次要设置 CAN 的相关引脚为复用输出,这里我们需要设置 PA11(CAN1_RX)和 PA12(CAN1_TX)为复用功能(AF9),并使能 PA 口的时钟
2)设置 CAN 工作模式及波特率等
这一步通过先设置 CAN_MCR 寄存器的 INRQ 位,让 CAN 进入初始化模式,然后设置CAN_MCR 的其他相关控制位.再通过 CAN_BTR 设置波特率和工作模式(正常模式/环回模式) 等信息. 最后设置 INRQ 为 0,退出初始化模式.
3)设置滤波器
本章,我们将使用滤波器组 0,并工作在 32 位标识符屏蔽位模式下.先设置 CAN_FMR 的 FINIT 位,让过滤器组工作在初始化模式下,然后设置滤波器组 0 的工作模式以及标识符 ID 和屏蔽位.最后激活滤波器,并退出滤波器初始化模式.
至此,CAN 就可以开始正常工作了.如果用到中断,就还需要进行中断相关的配置
硬件设计
本章要用到的硬件资源如下:
1)指示灯 DS0
2)KEY0 和 KEY_UP 按键
3)LCD 模块
4)CAN
5)CAN 收发芯片JTA1050
前面 3 个之前都已经详细介绍过了,这里我们介绍
STM32F767/429 与 TJA1050 连接关系
从上图可以看出:STM32F767/429 的 CAN 通过 P10 的设置,连接到 TJA1050 收发芯片,然后通过接线端子(CAN)同外部的 CAN 总线连接.图中可以看出,在阿波罗 STM32 开发板上面是带有 120Ω的终端电阻的,如果我们的开发板不是作为 CAN 的终端的话,需要把这个电阻去掉,以免影响通信.另外,需要注意:CAN1 和USB 共用了 PA11 和 PA12,所以他们不能同时使用.
这里还要注意,我们要设置好开发板上 P10 排针的连接,通过跳线帽将 PA11 和 PA12 分别连接到 CAN_RX 和 CAN_TX 上面
最后,我们用 2 根导线将两个开发板 CAN 端子的 CAN_L 和 CAN_L,CAN_H 和CAN_H
连接起来.这里注意不要接反了(CAN_L 接 CAN_H),接反了会导致通讯异常！
软件设计
打开上一章的工程,由于本章没有用到 RS485 和PCF8574,所以,先去掉 rs485.c、pcf8574.c
和 myiic.c.然后,在 HARDWARE 文件夹下新建一个 CAN 的文件夹,然后新建一个 can.c 和
can.h 的文件保存在 CAN 文件夹下,并将 CAN 文件夹加入头文件包含路径.打开 can.c 文件,输入如下代码:
//CAN 初始化
//tsjw:重新同步跳跃时间单元.范围:1~3;
//tbs2:时间段 2 的时间单元.范围:1~8;
//tbs1:时间段 1 的时间单元.范围:1~16;
//brp :波特率分频器.范围:1~1024;(实际要加 1,也就是 1~1024) tq=(brp)*tpclk1
//注意以上参数任何一个都不能设为 0,否则会乱.
//波特率=Fpclk1/((tbs1+tbs2+1)*brp);
//mode:0,普通模式;1,回环模式;
//Fpclk1 的时钟在初始化的时候设置为 54M,如果设置CAN1_Mode_Init(1,7,10,6,1);
//则波特率为:54M/((7+10+1)*6)=500Kbps
//返回值:0,初始化 OK;
// 其他,初始化失败;
u8 CAN1_Mode_Init(u8 tsjw,u8 tbs2,u8 tbs1,u16 brp,u8 mode)
{
u16 i=0;
if(tsjw==0||tbs2==0||tbs1==0||brp==0)return 1; tsjw-=1;//先减去 1.再用于设置
tbs2-=1; tbs1-=1; brp-=1;
RCC->AHB1ENR|=1<<0; //使能 PORTA 口时钟
GPIO_Set(GPIOA,PIN11|PIN12,GPIO_MODE_AF,GPIO_OTYPE_PP,
GPIO_SPEED_50M,GPIO_PUPD_PU);//PA11,PA12,复用功能,上拉输出GPIO_AF_Set(GPIOA,11,9);//PA11,AF9
GPIO_AF_Set(GPIOA,12,9);//PA12,AF9
RCC->APB1ENR|=1<<25; //使能 CAN1 时钟 CAN1 使用的是 APB1 的时钟
CAN1->MCR=0x0000; //退出睡眠模式(同时设置所有位为 0)
CAN1->MCR|=1<<0; //请求 CAN 进入初始化模式
while((CAN1->MSR&1<<0)==0)
{
i++;
if(i>100)return 2;//进入初始化模式失败
}
CAN1->MCR|=0<<7; //非时间触发通信模式
CAN1->MCR|=0<<6; //软件自动离线管理
CAN1->MCR|=0<<5; //睡眠模式通过软件唤醒(清除 CAN1->MCR 的SLEEP 位)
CAN1->MCR|=1<<4; //禁止报文自动传送
CAN1->MCR|=0<<3; //报文不锁定,新的覆盖旧的
CAN1->MCR|=0<<2; //优先级由报文标识符决定
CAN1->BTR=0x00000000; //清除原来的设置.
CAN1->BTR|=mode<<30; //模式设置 0,普通模式;1,回环模式;
CAN1->BTR|=tsjw<<24; //重新同步跳跃宽度(Tsjw)为 tsjw+1 个时间单位
CAN1->BTR|=tbs2<<20; //Tbs2=tbs2+1 个时间单位
CAN1->BTR|=tbs1<<16; //Tbs1=tbs1+1 个时间单位
CAN1->BTR|=brp<<0; //分频系数(Fdiv)为 brp+1
//波特率:Fpclk1/((Tbs1+Tbs2+1)*Fdiv)
CAN1->MCR&=~(1<<0); //请求 CAN 退出初始化模式
while((CAN1->MSR&1<<0)==1)
{
i++;
if(i>0XFFF0)return 3;//退出初始化模式失败
}
//过滤器初始化
CAN1->FMR|=1<<0; //过滤器组工作在初始化模式
CAN1->FA1R&=~(1<<0); //过滤器 0 不激活
CAN1->FS1R|=1<<0; //过滤器位宽为 32 位.
CAN1->FM1R|=0<<0; //过滤器 0 工作在标识符屏蔽位模式
CAN1->FFA1R|=0<<0; //过滤器 0 关联到 FIFO0
CAN1->sFilterRegister[0].FR1=0X00000000;//32 位 ID
CAN1->sFilterRegister[0].FR2=0X00000000;//32 位 MASK
CAN1->FA1R|=1<<0; //激活过滤器 0
CAN1->FMR&=0<<0; //过滤器组进入正常模式
#if CAN1_RX0_INT_ENABLE
//使用中断接收
CAN1->IER|=1<<1; //FIFO0 消息挂号中断允许.
MY_NVIC_Init(1,0,CAN1_RX0_IRQn,2);//组 2
#endif
return 0;
}
//id:标准 ID(11 位)/扩展 ID(11 位+18 位)
//ide:0,标准帧;1,扩展帧
//rtr:0,数据帧;1,远程帧
//len:要发送的数据长度(固定为 8 个字节,在时间触发模式下,有效数据为 6 个字节)
//*dat:数据指针.
//返回值:0~3,邮箱编号.0XFF,无有效邮箱.
u8 CAN1_Tx_Msg(u32 id,u8 ide,u8 rtr,u8 len,u8 *dat)
{
u8 mbox;
if(CAN1->TSR&(1<<26))mbox=0; //邮箱 0 为空else if(CAN1->TSR&(1<<27))mbox=1; //邮箱 1 为空else if(CAN1->TSR&(1<<28))mbox=2; //邮箱 2 为空
else return 0XFF; //无空邮箱,无法发送CAN1->sTxMailBox[mbox].TIR=0; //清除之前的设置if(ide==0) //标准帧
{
id&=0x7ff;//取低 11 位 stdid id<<=21;
}else //扩展帧
{
id&=0X1FFFFFFF;//取低 32 位 extid id<<=3;
}
CAN1->sTxMailBox[mbox].TIR|=id; CAN1->sTxMailBox[mbox].TIR|=ide<<2; CAN1->sTxMailBox[mbox].TIR|=rtr<<1;
len&=0X0F;//得到低四位
CAN1->sTxMailBox[mbox].TDTR&=~(0X0000000F); CAN1->sTxMailBox[mbox].TDTR|=len; //设置 DLC.
//待发送数据存入邮箱.
CAN1->sTxMailBox[mbox].TDHR=(((u32)dat[7]<<24)|
((u32)dat[6]<<16)|
((u32)dat[5]<<8)|
((u32)dat[4]));
CAN1->sTxMailBox[mbox].TDLR=(((u32)dat[3]<<24)|
((u32)dat[2]<<16)|
((u32)dat[1]<<8)|
((u32)dat[0]));
CAN1->sTxMailBox[mbox].TIR|=1<<0; //请求发送邮箱数据return mbox;
}
//获得发送状态.
//mbox:邮箱编号;
//返回值:发送状态. 0,挂起;0X05,发送失败;0X07,发送成功. u8 CAN1_Tx_Staus(u8 mbox)
{
u8 sta=0; switch (mbox)
{
case 0:
sta |= CAN1->TSR&(1<<0); //RQCP0
sta |= CAN1->TSR&(1<<1); //TXOK0 sta |=((CAN1->TSR&(1<<26))>>24); //TME0
break; case 1:
sta |= CAN1->TSR&(1<<8)>>8; //RQCP1 sta |= CAN1->TSR&(1<<9)>>8; //TXOK1 sta |=((CAN1->TSR&(1<<27))>>25); //TME1
break; case 2:
sta |= CAN1->TSR&(1<<16)>>16; //RQCP2 sta |= CAN1->TSR&(1<<17)>>16; //TXOK2 sta |=((CAN1->TSR&(1<<28))>>26); //TME2
break; default:
sta=0X05;//邮箱号不对,肯定失败. break;
}
return sta;
}
//得到在 FIFO0/FIFO1 中接收到的报文个数.
//fifox:0/1.FIFO 编号;
//返回值:FIFO0/FIFO1 中的报文个数. u8 CAN1_Msg_Pend(u8 fifox)
{
if(fifox==0)return CAN1->RF0R&0x03;
else if(fifox==1)return CAN1->RF1R&0x03; else return 0;
}
//接收数据
//fifox:邮箱号
//id:标准 ID(11 位)/扩展 ID(11 位+18 位)
//ide:0,标准帧;1,扩展帧
//rtr:0,数据帧;1,远程帧
//len:接收到的数据长度(固定为 8 个字节,在时间触发模式下,有效数据为 6 个字节)
//dat:数据缓存区
void CAN1_Rx_Msg(u8 fifox,u32 *id,u8 *ide,u8 *rtr,u8 *len,u8 *dat)
{
*ide=CAN1->sFIFOMailBox[fifox].RIR&0x04;//得到标识符选择位的值
if(*ide==0)//标准标识符
{
*id=CAN1->sFIFOMailBox[fifox].RIR>>21;
}else //扩展标识符
{
*id=CAN1->sFIFOMailBox[fifox].RIR>>3;
}
*rtr=CAN1->sFIFOMailBox[fifox].RIR&0x02; //得到远程发送请求值.
*len=CAN1->sFIFOMailBox[fifox].RDTR&0x0F;//得到 DLC
//*fmi=(CAN1->sFIFOMailBox[FIFONumber].RDTR>>8)&0xFF;//得到 FMI
//接收数据
dat[0]=CAN1->sFIFOMailBox[fifox].RDLR&0XFF; dat[1]=(CAN1->sFIFOMailBox[fifox].RDLR>>8)&0XFF; dat[2]=(CAN1->sFIFOMailBox[fifox].RDLR>>16)&0XFF; dat[3]=(CAN1->sFIFOMailBox[fifox].RDLR>>24)&0XFF; dat[4]=CAN1->sFIFOMailBox[fifox].RDHR&0XFF; dat[5]=(CAN1->sFIFOMailBox[fifox].RDHR>>8)&0XFF; dat[6]=(CAN1->sFIFOMailBox[fifox].RDHR>>16)&0XFF; dat[7]=(CAN1->sFIFOMailBox[fifox].RDHR>>24)&0XFF; if(fifox==0)CAN1->RF0R|=0X20;//释放 FIFO0 邮箱
else if(fifox==1)CAN1->RF1R|=0X20;//释放 FIFO1 邮箱
}
#if CAN1_RX0_INT_ENABLE //使能 RX0 中断
//中断服务函数
void CAN1_RX0_IRQHandler(void)
{
u8 rxbuf[8]; u32 id;
u8 ide,rtr,len; CAN1_Rx_Msg(0,&id,&ide,&rtr,&len,rxbuf); printf("id:%d\r\n",id);
……//省略部分代码
printf("rxbuf[7]:%d\r\n",rxbuf[7]);
}
#endif
//can 发送一组数据(固定格式:ID 为 0X12,标准帧,数据帧)
//len:数据长度(最大为 8)
//msg:数据指针,最大为 8 个字节.
//返回值:0,成功;
// 其他,失败;
u8 CAN1_Send_Msg(u8* msg,u8 len)
{
u8 mbox;
u16 i=0;
mbox=CAN1_Tx_Msg(0X12,0,0,len,msg);
while((CAN1_Tx_Staus(mbox)!=0X07)&&(i<0XFFF))i++;//等待发送结束
if(i>=0XFFF)return 1; //发送失败?
return 0; //发送成功;
}
//can 口接收数据查询
//buf:数据缓存区;
//返回值:0,无数据被收到;
// 其他,接收的数据长度;
u8 CAN1_Receive_Msg(u8 *buf)
{
u32 id;
u8 ide,rtr,len;
if(CAN1_Msg_Pend(0)==0)return 0; //没有接收到数据,直接退出
CAN1_Rx_Msg(0,&id,&ide,&rtr,&len,buf); //读取数据
if(id!=0x12||ide!=0||rtr!=0)len=0; //接收错误
return len;
}
其中重要函数讲解
CAN_Mode_Init
该函数用于 CAN 的初始化,该函数带有 5 个参数,可以设置 CAN 通信的波特率和工作模式等,在该函数中,我们就是按 35.1 节末尾的介绍来初始化的,本章中,我们设计滤波器组 0 工作在 32 位标识符屏蔽模式,从设计值可以看出,该滤波器是不会对任何标识符进行过滤的,因为所有的标识符位都被设置成不需要关心,这样设计,主要是方便大家实验.
Can_Tx_Msg
该函数用于 CAN 报文的发送,该函数先查找空的发送邮箱,然后设置标识符 ID 等信息,最后写入数据长度和数据,并请求发送,实现一次报文的发送.
Can_Msg_Pend
该函数用于查询接收 FIFOx(x=0/1)是否为空,如果返回 0,则表示 FIFOx 空,如果为其他值,则表示 FIFOx 有数据.
Can_Rx_Msg
该函数用于 CAN 报文的接收,该函数先读取标识符,然后读取数据长度,并读取接收到的数据,最后释放邮箱数据.
can.h 的 CAN_RX0_INT_ENABLE 宏定义
can.c 里面,还包含了中断接收的配置,通过 can.h 的 CAN_RX0_INT_ENABLE 宏定义, 来配置是否使能中断接收,本章我们不开启中断接收的.其他函数我们就不一一介绍了,都比较简单,大家自行理解即可.保存 can.c,并把该文件加入 HARDWARE 组下面
然后我们打开
can.h 在里面输入如下代码:
#ifndef CAN_H #define CAN_H #include "sys.h"
//CAN1 接收 RX0 中断使能
#define CAN1_RX0_INT_ENABLE 0 //0,不使能;1,使能. u8 CAN1_Mode_Init(u8 tsjw,u8 tbs2,u8 tbs1,u16 brp,u8 mode);//CAN 初始化u8 CAN1_Tx_Msg(u32 id,u8 ide,u8 rtr,u8 len,u8 *dat); //发送数据
u8 CAN1_Msg_Pend(u8 fifox); //查询邮箱报文
void CAN1_Rx_Msg(u8 fifox,u32 *id,u8 *ide,u8 *rtr,u8 *len,u8 *dat);//接收数据u8 CAN1_Tx_Staus(u8 mbox); //返回发送状态
u8 CAN1_Send_Msg(u8* msg,u8 len); //发送数据
u8 CAN1_Receive_Msg(u8 *buf); //接收数据#endif
其中 CAN_RX0_INT_ENABLE 用于设置是否使能中断接收,本章我们不用中断接收,故设置为 0.保存 can.h.最后,我们在 test.c 里面,修改 main 函数如下:
int main(void)
{
u8 led0sta=1; u8 key;
u8 i=0,t=0; u8 cnt=0;
u8 canbuf[8]; u8 res;
u8 mode=1; //CAN 工作模式;0,普通模式;1,环回模式
Stm32_Clock_Init(432,25,2,9); // 设 置 时 钟 ,216Mhz delay_init(216); //延时初始化uart_init(108,115200); //初始化串口波特率为 115200 usmart_dev.init(108); //初始化 USMART
LED_Init(); //初始化与 LED 连接的硬件接口MPU_Memory_Protection(); //保护相关存储区域SDRAM_Init(); //初始化 SDRAM
LCD_Init(); //初始化 LCD
KEY_Init(); //按键初始化CAN1_Mode_Init(1,7,10,6,1); //CAN 初始化,波特率 500Kbps POINT_COLOR=RED; LCD_ShowString(30,50,200,16,16,"Apollo STM32F4/F7"); LCD_ShowString(30,70,200,16,16,"CAN TEST"); LCD_ShowString(30,90,200,16,16,"ATOM@ALIENTEK"); LCD_ShowString(30,110,200,16,16,"2016/7/19");
LCD_ShowString(30,130,200,16,16,"LoopBack Mode"); LCD_ShowString(30,150,200,16,16,"KEY0:Send WK_UP:Mode");//显示提示信息
POINT_COLOR=BLUE;//设置字体为蓝色
LCD_ShowString(30,170,200,16,16,"Count:"); //显示当前计数值LCD_ShowString(30,190,200,16,16,"Send Data:"); //提示发送的数据LCD_ShowString(30,250,200,16,16,"Receive Data:"); //提示接收到的数据while(1)
{
key=KEY_Scan(0);
if(key==KEY0_PRES)//KEY0 按下,发送一次数据
{
for(i=0;i<8;i++)
{
canbuf[i]=cnt+i;//填充发送缓冲区if(i<4)LCD_ShowxNum(30+i*32,210,canbuf[i],3,16,0X80); //显示数据else LCD_ShowxNum(30+(i-4)*32,230,canbuf[i],3,16,0X80); //显示数据
}
res=CAN1_Send_Msg(canbuf,8);//发送 8 个字节if(res)LCD_ShowString(30+80,190,200,16,16,"Failed"); //提示发送失败else LCD_ShowString(30+80,190,200,16,16,"OK "); //提示发送成功
}else if(key==WKUP_PRES)//WK_UP 按下,改变 CAN 的工作模式
{
mode=!mode;
CAN1_Mode_Init(1,7,10,6,mode); //普通模式初始化,波特率 500Kbps POINT_COLOR=RED; //设置字体为红色
if(mode==0) //普通模式,需要 2 个开发板
{
LCD_ShowString(30,130,200,16,16,"Nnormal Mode ");
}else //回环模式,一个开发板就可以测试了.
{
LCD_ShowString(30,130,200,16,16,"LoopBack Mode");
}
POINT_COLOR=BLUE;//设置字体为蓝色
}
key=CAN1_Receive_Msg(canbuf);
if(key)//接收到有数据
{
LCD_Fill(30,270,160,310,WHITE);//清除之前的显示for(i=0;i
{
if(i<4)LCD_ShowxNum(30+i*32,270,canbuf[i],3,16,0X80); //显示数据else LCD_ShowxNum(30+(i-4)*32,290,canbuf[i],3,16,0X80); //显示数据
}
} t++;
delay_ms(10); if(t==20)
{
LED0(led0sta^=1);//提示系统正在运行t=0;
cnt++;
LCD_ShowxNum(30+48,170,cnt,3,16,0X80); //显示数据
}
}
}
此部分代码,我们主要关注下 CAN_Mode_Init(1,7,10,6,mode);该函数用于设置波特率和
CAN 的模式,根据前面的波特率计算公式,我们知道这里的波特率被初始化为 500Kbps.mode 参数用于设置 CAN 的工作模式(普通模式/环回模式),通过 KEY_UP 按键,可以随时切换模式.cnt 是一个累加数,一旦 KEY0 按下,就以这个数位基准连续发送 8 个数据.当 CAN 总线收到数据的时候,就将收到的数据直接显示在 LCD 屏幕上.
最后,我们将 CAN1_Send_Msg 函数加入 USMART 控制,这样,我们就可以通过串口调试助手,随意发送你想要发的数据(字符串形式发送)了,方便大家测试.
下载验证
伴随 DS0 的不停闪烁,提示程序在运行.默认我们是设置的环回模式,此时,我们按下
KEY0 就可以在 LCD 模块上面看到自发自收的数据(如上图所示),如果我们选择普通模式(通过 KEY_UP 按键切换),就必须连接两个开发板的 CAN 接口,然后就可以互发数据了.如图
A发送了 8 个数据B,收到了来自开发板 A的 8 个数据.