STM32F407与STM32F105 CAN通讯失败的定位解决

问题的发现

在STM32 CAN总线的应用过程，遇到STM32F407与STM32F105的CAN通讯失败问题，经过一系列的测试分析，发现并解决问题，实现正常的CAN通讯。

问题的现象

1. STM32F407 板上安装25MHz晶体，作为HSE时钟，内部配置到168MHz，配置CAN速率为250Kbps，实现CAN LOOP测试正常，两块同样的STM32F407板子，实现CAN NORMAL通信测试正常；
2. STM32F105板上安装8MHz晶体，作为HSE时钟，内部配置到72MHz，配置CAN速率为250Kbps，实现CAN LOOP测试正常，两块同样的STM32F105板子，实现CAN NORMAL通信测试正常；
3. STM32F407板子向STM32F105板子CAN发送，无法接收成功；
4. STM32F105向STM32F407板子CAN发送, 无法接收成功；
5. 将一块STM32F105板子重焊为25MHz晶体，调整系统时钟配置后，CAN部分配置不变，与8MHz晶体的STM32F105板子CAN通讯失败；
6. 将一块STM32F407板子重焊为8MHz晶体，调整系统时钟配置后，CAN部分配置不变，与25MHz晶体的STM32F407板子CAN通讯失败；
7. STM32F407和STM32F105 CAN部分的SJW, BS1和BS2相同；
8. 最终体现为采用8MHz晶体的STM32与采用25MHz晶体的STM32 CAN通讯不成功；
9. 串口配置为115200bps和PC通讯正常。

测试过程

硬件调整测试

1. 用万用表检查测试过程中的连接，无问题；
2. 通过示波器简单查看CAN发送信号波特率，似乎也很接近250Kbps；

软件调整测试

1. 波特率调整测试，重新配置CAN的波特率为更高500Kbps，更低50Kbps，25M晶体的板子和8M晶体的板子，双板CAN测试依旧不通；
2. CAN的速率配置需要较严格的一致，因为采用不同晶体的板子，CAN配置部分相同，继续上升到系统时钟SYSCLK和CAN时钟PCLK1层面进行调查。
3. 在8MHz晶体的STM32F105板子的主文件main()函数里增加时钟频率测试部分代码：

RCC_ClocksTypeDef get_rcc_clock;
RCC_GetClocksFreq(&get_rcc_clock);

此方式为STM32库函数支持， RCC_ClocksTypeDef的定义如下：
typedef struct
{
uint32_t SYSCLK_Frequency; /*!< returns SYSCLK clock frequency expressed in Hz /
uint32_t HCLK_Frequency; /!< returns HCLK clock frequency expressed in Hz /
uint32_t PCLK1_Frequency; /!< returns PCLK1 clock frequency expressed in Hz /
uint32_t PCLK2_Frequency; /!< returns PCLK2 clock frequency expressed in Hz /
uint32_t ADCCLK_Frequency; /!< returns ADCCLK clock frequency expressed in Hz */
}RCC_ClocksTypeDef;

下载程序后，通过调试看get_rcc_clock结构体变量内的SYSCLK_Frequency（72MHz）和PCLK1_Frequency（36MHz）频率情况。或者通过串口将频率数据输出进行查看。

发现时钟异常，SYSCLK不是72000000Hz，而是82285713Hz，而PCK1不是36000000Hz，而是41142785Hz，所以可能是时钟部分锁相配置异常所致，此时对应的系统时钟配置部分是:

/* PLL2 configuration: PLL2CLK = (HSE / 1) * 8 = 64 MHz */
/* PREDIV1 configuration: PREDIV1CLK = PLL2 / 8 = 8 MHz */
    
RCC->CFGR2 &= (uint32_t)~(RCC_CFGR2_PREDIV2 | RCC_CFGR2_PLL2MUL |
                          RCC_CFGR2_PREDIV1 | RCC_CFGR2_PREDIV1SRC);
RCC->CFGR2 |= (uint32_t)(RCC_CFGR2_PREDIV2_DIV1 | RCC_CFGR2_PLL2MUL8 |
                         RCC_CFGR2_PREDIV1SRC_PLL2 | RCC_CFGR2_PREDIV1_DIV8);
/* Enable PLL2 */
RCC->CR |= RCC_CR_PLL2ON;
/* Wait till PLL2 is ready */
while((RCC->CR & RCC_CR_PLL2RDY) == 0)
{
}
/* PLL configuration: PLLCLK = PREDIV1 * 9 = 72 MHz */ 
RCC->CFGR &= (uint32_t)~(RCC_CFGR_PLLXTPRE | RCC_CFGR_PLLSRC | RCC_CFGR_PLLMULL);
RCC->CFGR |= (uint32_t)(RCC_CFGR_PLLXTPRE_PREDIV1 | RCC_CFGR_PLLSRC_PREDIV1 | 
                        RCC_CFGR_PLLMULL9); 
/* Enable PLL */
RCC->CR |= RCC_CR_PLLON;    

貌似时钟分频倍频配置计算没有问题。仍然进行调整，将原有的配置的分频和倍频部分进行调整，如下：

/* PLL2 configuration: PLL2CLK = (HSE / 2) * 10 = 40 MHz */
/* PREDIV1 configuration: PREDIV1CLK = PLL2 / 5 = 8 MHz */
    
RCC->CFGR2 &= (uint32_t)~(RCC_CFGR2_PREDIV2 | RCC_CFGR2_PLL2MUL |
                          RCC_CFGR2_PREDIV1 | RCC_CFGR2_PREDIV1SRC);
RCC->CFGR2 |= (uint32_t)(RCC_CFGR2_PREDIV2_DIV2 | RCC_CFGR2_PLL2MUL10 |
                         RCC_CFGR2_PREDIV1SRC_PLL2 | RCC_CFGR2_PREDIV1_DIV5);  
/* Enable PLL2 */
RCC->CR |= RCC_CR_PLL2ON;
/* Wait till PLL2 is ready */
while((RCC->CR & RCC_CR_PLL2RDY) == 0)
{
}
/* PLL configuration: PLLCLK = PREDIV1 * 9 = 72 MHz */ 
RCC->CFGR &= (uint32_t)~(RCC_CFGR_PLLXTPRE | RCC_CFGR_PLLSRC | RCC_CFGR_PLLMULL);
RCC->CFGR |= (uint32_t)(RCC_CFGR_PLLXTPRE_PREDIV1 | RCC_CFGR_PLLSRC_PREDIV1 | 
                        RCC_CFGR_PLLMULL9); 
/* Enable PLL */
RCC->CR |= RCC_CR_PLLON;        

测试后发现，8MHz晶体的STM32板子和25MHz晶体的STM32板子CAN通讯正常，问题解决。

结论

基本结论

STM32系统时钟配置部分的锁相环分频和倍频，并非所有计算正确的配置都是运行正确，具有一定的有效选择性，所以对锁相环部分做了配置或更新后，需要用 RCC_ClocksTypeDef结构体实现验证时钟配置有效性。

结论扩展验证

采用STM32CUBE工具，也能更直观的看到ST对时钟配置有效性的提醒:

1. STM32F105的时钟配置，针对本问题对应的时钟配置，ST在软件工具里，显示出了异常；

1. STM32F105的时钟配置，针对本问题对应的时钟配置，做了修改调整后，ST在软件工具里，未显示出异常。

–End–