STM32学习之利用一个板子进行CAN通信并进行回环模式(一个板子的自收自发并用串口显示)（第二周任务其二））

概述

CAN 是 Controller Area Network 的缩写（以下称为 CAN），是 ISO国际标准化的串行通信协议。
在当前的汽车产业中，出于对安全性、舒适性、方便性、低公害、低成本的要求，各种各样的电子控制系统 被开发了出来。由于这些系统之间通信所用的数据类型及对可靠性的要求不尽相同，由多条总线构成的情况很 多，线束的数量也随之增加。为适应“减少线束的数量”、“通过多个 LAN，进行大量数据的高速通信”的需 要，1986 年德国电气商博世公司开发出面向汽车的 CAN 通信协议。此后，CAN 通过 ISO11898 及 ISO11519 进 行了标准化，现在在欧洲已是汽车网络的标准协议。 现在，CAN 的高性能和可靠性已被认同，并被广泛地应用于工业自动化、船舶、医疗设备、工业设备等方面。

有一句话来概括CAN通信，就是CAN通信的安全稳定等大量优点使得CAN运用在了现在企业的大量领域，有人说CAN通信是21世纪的主流通信协议。CANnb！

具体原理

CAN 控制器根据两根线上的电位差来判断总线电平。总线电平分为显性电平和隐性电平，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。
因为目前的水平有限，所以对CAN通信的理解只局限于对帧和波特率(传输速率)的理解上面。感觉入门需要先把这两个理解。
其实CAN通信，就是利用一帧一帧的数据来实现传输数据的作用，CAN通信里面，帧一般分为5种类类别，用的最多的是数据帧和遥控帧。
区分每一帧的方法就是利用不同的时许来发送不同的数据，时序图如下。
而这里面最重要的就是数据帧
数据帧由 7 个段构成。
(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，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。

遥控帧

错误帧和过载帧
帧间隔
关于显性和隐性电平
总线上的电平有显性电平和隐性电平两种。 总线上执行逻辑上的线“与”时，显性电平的逻辑值为“0”，隐性电平为“1”。
“显性”具有“优先”的意味，只要有一个单元输出显性电平，总线上即为显性电平。并且，“隐 性”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。）

优先级的判断

说到通信协议的时候，一定会出现，两个数据同时需要CAN进行传输的情况，这个时候就需要来对两个数据进行优先级判断，看谁先发谁后发
也就是连续显性电平的单元抢占了发送，失败的那个就返回变成接收模式，等待这一个单元发送完毕

关于ID号以及掩码模式

挂在CAN总线的各个部件是没有地址这一个概念的，有的只是ID号，也就是每一个部件是有一个ID号，设置来达到通信的目的。
而掩码模式就是可以通过设置相关的寄存器，来达到自己需要ID号可以通过，不需要的不通过的目的。
1.首先需要先设置过滤器，也就是一个标准，比如我先设置为0x0011 0000
2.然后需要设置屏蔽器，也就是哪一位我们可以不关心，比如我设置0x0010 0000，0表示对此位不关系
3.那么此时能通过的ID就是0x xx1x xxxx

波特率

位时序（波特率的设置）
波特率大和位时间有关，为位时间的倒数关系。
一个位分为4段：同步段，传播时间段，相位缓冲段1，相位缓冲段2。每个段都是Tq的整数倍，通过设定每个段的Tq数可计算出：波特率=1/(n*Tq）。（可以不用详细了解每个段，但需知道与波特率的关系）

实战例子

完成虚拟上位机与下位机CAN通信。用板子自带的CAN发送，CAN接收，杜邦线相连，内容不做要求，需配置过滤器。可用标准ID范围0x200-0x333。演示时需发送被过滤的ID。
实现的效果：通过串口来实现了CAN通信的内容是否发送成功发送失败，如果ID号不匹配，则串口不返回发送成功

#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "key.h"
#include "sys.h"
#include "usart.h"	 
#include "can.h" 
 
 int main(void)
 {	 
	u8 key;
	u8 i=0,t=0;
	u8 cnt=0;
	u8 canbuf[8];
	u8 res;
//	u8 mode=CAN_Mode_LoopBack;//CAN工作模式;CAN_Mode_Normal(0)：普通模式，CAN_Mode_LoopBack(1)：环回模式

	delay_init();	    	 													 	//延时函数初始化	  
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);	//设置中断优先级分组为组2：2位抢占优先级，2位响应优先级
	uart_init(115200);		 												 	//串口初始化为115200
	LED_Init();		  															 	//初始化与LED连接的硬件接口
	KEY_Init();																			//按键初始化	
	uart_init(115200);	 														//串口初始化为115200	 
	//CAN初始化环回模式,波特率500Kbps 	
	CAN_Mode_Init(CAN_SJW_1tq,CAN_BS2_8tq,CAN_BS1_9tq,4,CAN_Mode_LoopBack);   	
 	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]=i;//填充发送缓冲区
			res = Can_Send_Msg(canbuf,8);//发送8个字节 	
			if(!res)
				printf("发送成功\r\n");
			else
				printf("发送失败\r\n");
		}		 
		key=Can_Receive_Msg(canbuf);
		//key来判断是否接收到了数据
		if(key)//接收到有数据
		{			
			printf("接收成功\r\n");
			printf("\r\n");
 			for(i=0;i<key;i++)
			{									    
				USART_SendData(USART1, canbuf[i]);										//向串口1发送接收到的数据
				while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC)!=SET);//等待发送结束
 			}
			printf("\r\n");
		}
		t++; 
		delay_ms(10);
		if(t==20)
		{
			LED0=!LED0;//提示系统正在运行	
			t=0;
			cnt++;
		}		   
	}
}

#ifndef __CAN_H
#define __CAN_H	 
#include "sys.h"	    

 
//CAN接收RX0中断使能
#define CAN_RX0_INT_ENABLE	0		//0,不使能;1,使能.								    
										 							 				    
u8 CAN_Mode_Init(u8 tsjw,u8 tbs2,u8 tbs1,u16 brp,u8 mode);//CAN初始化
 
u8 Can_Send_Msg(u8* msg,u8 len);						//发送数据

u8 Can_Receive_Msg(u8 *buf);							//接收数据
#endif

#include "can.h"
#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"
 
//CAN初始化
//tsjw:重新同步跳跃时间单元.范围:CAN_SJW_1tq~ CAN_SJW_4tq
//tbs2:时间段2的时间单元.   范围:CAN_BS2_1tq~CAN_BS2_8tq;
//tbs1:时间段1的时间单元.   范围:CAN_BS1_1tq ~CAN_BS1_16tq
//brp :波特率分频器.范围:1~1024;  tq=(brp)*tpclk1
//波特率=Fpclk1/((tbs1+1+tbs2+1+1)*brp);
//mode:CAN_Mode_Normal,普通模式;CAN_Mode_LoopBack,回环模式;
//Fpclk1的时钟在初始化的时候设置为36M,如果设置CAN_Mode_Init(CAN_SJW_1tq,CAN_BS2_8tq,CAN_BS1_9tq,4,CAN_Mode_LoopBack);
//则波特率为:36M/((8+9+1)*4)=500Kbps
//返回值:0,初始化OK;
// 其他,初始化失败; 
u8 CAN_Mode_Init(u8 tsjw,u8 tbs2,u8 tbs1,u16 brp,u8 mode)
{ 
	GPIO_InitTypeDef 		GPIO_InitStructure; 
	CAN_InitTypeDef        	CAN_InitStructure;
	CAN_FilterInitTypeDef  	CAN_FilterInitStructure;
#if CAN_RX0_INT_ENABLE 
	NVIC_InitTypeDef  		NVIC_InitStructure;
#endif
	//使能PORTA时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);	                   											 
	//使能CAN1时钟
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_CAN1, ENABLE);	

	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	//复用推挽
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;	
	//初始化IO
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);			

	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_11;
	//上拉输入
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;	
	//初始化IO
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);			

	//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： mode:0,普通模式;1,回环模式; 
	//设置波特率
	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_2tq CAN_SJW_3tq CAN_SJW_4tq
	CAN_InitStructure.CAN_BS1=tbs1; 			//Tbs1=tbs1+1个时间单位CAN_BS1_1tq ~CAN_BS1_16tq
	CAN_InitStructure.CAN_BS2=tbs2;				//Tbs2=tbs2+1个时间单位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 
	//过滤器初始化，掩码模式
	CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterNumber=0;	//过滤器0
	CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMode=CAN_FilterMode_IdMask; 	//屏蔽位模式,设置为掩码模式
	CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterScale=CAN_FilterScale_32bit; 	//32位宽 
	//过滤器配置，能通过的标准ID号
	CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdHigh=0x0000;	//32位ID		
	CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdLow=0x0000;
		
	//屏蔽器配置，接收到的ID号需要严格检测的位，否则不能通过
	CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdHigh=0x00fF;//32位MASK	0表示此位不关心
	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
	
#if CAN_RX0_INT_ENABLE 
	CAN_ITConfig(CAN1,CAN_IT_FMP0,ENABLE);				//FIFO0消息挂号中断允许.		    

	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USB_LP_CAN1_RX0_IRQn;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;     // 主优先级为1
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;            // 次优先级为0
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
#endif
	return 0;
}   
 
#if CAN_RX0_INT_ENABLE	//使能RX0中断
//中断服务函数			    
void USB_LP_CAN1_RX0_IRQHandler(void)
{
  	CanRxMsg RxMessage;
	int i=0;
    CAN_Receive(CAN1, 0, &RxMessage);
	for(i=0;i<8;i++)
	printf("rxbuf[%d]:%d\r\n",i,RxMessage.Data[i]);
}
#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 Can_Send_Msg(u8* msg,u8 len)
{	
	u8 mbox;
	u16 i=0;
	CanTxMsg TxMessage;
	TxMessage.StdId=0xFF;							// 标准标识符 即ID号
	TxMessage.ExtId=0xFF;							// 设置扩展标示符 
	TxMessage.IDE=CAN_Id_Standard; 		// 标准帧
	TxMessage.RTR=CAN_RTR_Data;				// 数据帧
	TxMessage.DLC=len;								// 要发送的数据长度
	for(i=0;i<len;i++)
	TxMessage.Data[i]=msg[i];			          
	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;	 
}
//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 Can_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<8;i++)
    buf[i]=RxMessage.Data[i];  
	return RxMessage.DLC;	
}