CAN详解（小白教程）
前言
从接触STM32到现在，我感觉CAN通讯可以说是我学过的最难的一个章节了，由于本人也是从小白开始，所以我觉得学习的时候我们可能有很多相似的疑惑。正所谓感同身受嘛，就是难难难难，希望我的经验可以帮助更多人。
这篇博客是我用课余时间写的，前前后后的花了三天时间，加上代码总共1.6W多字，整理不易。内容有点多，如果一次看不完可以点赞收藏呀
物理层
与I2C,SPI等同步通讯方式不同，CAN通讯是异步通讯，也就是没有时钟信号线来保持信号接收同步，也就是所说的半双工，无法同时发送与接收，在同一时刻，只能有一个节点发送数据，其余节点都只能接收数据。它有CAN_HIGH与CAN_LOW两条信号线组成。这两条线的组合方式也就造成了一下两种情况
1-闭环总线网络
2-闭环总线网络
这种形式的特点就是 高速 短距离 闭环 最高速度可达1Mbps,最长距离40m.
这种形式的特点就是 传输距离远，开环 最高速度125Kbps，最远距离1km.
以上这些了解就可以
3-通讯节点
这个概念还是要有的，看过我上篇贴子的应该知道在I2C协议中是存在主机与从机的，可以挂载多个从机，但是在CAN协议中，我们可以挂载多个 节点 ，通过总线来实现节点通讯，与其他协议不同的是，不对节点的地址进行编码，而是对节点的数据内容进行编码。理论上节点个数不受限制。
好了，说了这么多，那么节点是由什么构成的呢？？不要急
没错！如图所示，是由一个CAN控制器和一个CAN收发器组成滴~
问题又来了，怎么发送信号呢，I2C是逻辑信号。我简单说一个大概哈，一步一步来，看图说话
如果是发送数据：控制器发送一个信号（0或1），收发器将这个信号变成差分信号传送到总线中。
若果是接收数据：收发器将差分信号转化为0或1的二进制编码；
这时的你是不是有有点懵了，差分信号是什么？？？？
--------------------------------PS:这是不是老母猪上树，一套又一套？？----------------------------------------------
3-差分信号
差分差分，你品，是不是差，差分信号其实使用CAN_HIGH减去CAN_LOW的到的，在逻辑信号中，5V代表1, 0V代表0，而在差分信号中
0V---------逻辑1------隐形电平
2.0V-------逻辑0-----显性电平
-------------------------显性电平比隐形电平优先级要高，下面要用---------------------------------------------
是不是有点晕，好好捋捋奥
详情请参考这张表格
协议层
1-CAN协议的波特率与位同步
1– 由于CAN通讯协议并没有时钟信号线，所以各个节点之间要约定好特定的波特率进行通讯，特别的时候我们还需要使用位同步！
2– 下面介绍一下位时序，所谓位时序，就是一个数据位的时序。我们可以把一个数据位分为四段
简单介绍一下这四段：
SS段： 又叫做同步段，它的作用就是判断节点与总线的时序是否一致，如何判断我们稍后再讲。先留一个疑点。它的长度为1tq，tq就相当于一个时间单位，我们可以规定它的大小，一般tq=1us.
PTS段： 传播时间段，用于补偿网络的延时时间
PBS1,PBS2： 都是用来补偿阶段的误差。
先了解一下，总之这几个段都是用来校验来确保数据传输准确的。
确定波特率
如图43-5所示，一个数据位有19tq，假设1tq=1us
则波特率=1000000/19=52631.6bps
两种位同步方式
首先我们需要知道的是，当数据开始传输的时候会有一个帧起始信号，这个帧起始信号会产生一个下降沿（由高变低），正常情况下这个下降沿是在SS段的，如果不在就需要进行同步了
硬同步：
前面已经说过，下降沿要落在SS段，如图，出现这种情况，我们可以将SS段向左平移，让下降沿在SS段内。这种情况有一种限制，就是必须要存在帧起始信号。
重新同步:
这里就只介绍一种情况了，从前往后看，发现第一个下降沿在SS段之后，说明内部时序比总线时序要快2个Tq，所以我们可以在PBS1段增加两个时序，下个位时序就可以保持同步了。
同时这里定义了这个补偿时间叫做SJW，它的含义就是最大补偿值。一般保持在不大不小的状态，小了容易造成误差，大了影响传输速率。
2-CAN报文
可能有些同学第一次接触报文这个东西，这个我也没有特意去了解过，在我的理解里，报文就是通过特定方式对数据进行加密（包含各种特定的信息，比如ID，数据位之类的），然后接收的时候按照这种特定的方式进行解密
所谓的帧就是CAN报文了，接下来给大家介绍一下这几种帧（CAN报文）
帧种类
数据帧
标准数据帧
（1）帧起始：表示数据传输开始的意思，告诉一声数据要来了，他只有一个数据位，并且是显性电平，如果这里有点晕可以再去前面看看显性电平的定义，也就是逻辑0。
（2）仲裁段： 这段很重要，CAN通讯协议中不对节点地址分配优先级，而是对信息的重要程度分配优先级。仲裁段的主要内容就是ID信息。这个ID决定信息的优先级。对于重要的信息，我们可以给他一个高的优先级
当同时出现显性电平（0）和隐形电平（1）时，显性电平的优先级高，如图，此时的话，节点1报文就会失去对总线的占有权。
RTR段： 此段用于区分数据帧与远程帧，显性电平表示数据帧，隐形表示远程帧。
（3）控制段： r0,r1为保留位，默认显性，DLC段为数据长度。
（4）数据段： 存储着原始的数据，数据段中最重要的内容。IDE用于区分标准帧与扩展帧 显性为标准帧
（5）CRC段： 表示一个15位的校验码，算出来的校验码和接收到的校验码相同，表示正确，如果出现错位，则会通过错误帧返回，请求重新发送。
（6）CRC界定符： 分界线
（7）ACK段： 与I2C协议相似，表示应答。
（9）帧结束： 表示传输完成。
扩展数据帧
扩展数据帧与标准数据帧差别不算很大。区别如下
**仲裁段：**先是有11位ID，SSR段与RTR段相同，区分数据帧和远程帧，后面又有18位ID,扩展帧仲裁段的ID共有39位。其他大致相同
其他帧
这里就不多介绍了，数据帧是最麻烦的一种，搞懂了数据帧，其他帧也就手到擒来了
CAN外设
呼~写到这里真的很不容易，已经差不多6000字了！CAN外设这一块非常复杂，包括很多寄存器之类的，一些寄存器方面的细节我就不多说了，想仔细看一下寄存器的可以打开《stm32中文参考手册》，里面有很多寄存器。
CAN架构：
CAN主控制寄存器
1：
四种工作模式：
正常模式：可以发送也可以接收
回环：自发自收，输出端可以发送数据到总线，总线可以检查数据。输入端只接受自己的数据。使用回环模式可以进行自检。
静默模式：逻辑0发不到总线，逻辑1 可以被发送到总线，它只能发送逻辑1。输入端可以从总线接收内容。；
回环静默模式：两种模式的结合，可以自发自收（不发送到总线），同时既不能发送到总线逻辑0与1；
----------------------怕你们懒，给搬运过来了，（其实是我懒）
这些模式自己看一下，到后面都是用库函数配置的，很方便。
2： 位时序以及波特率
STM32中CAN得位时序和之前讲的有点不一样，主要是PTS段和PBS1段合并成了BS1，BS2段就相当于PBS2段。那么他们的时间是怎么配置的呢？
BS1=Tq(TS1[3:0]+1)
BS2=Tq(TS2[3:0]+1)
Tq的配置如下，Tq=(BRP[9:0]+1)Tplck;
一个周期T=SS+BS1+B21=NTq;
波特率=1/NTq;*
CAN发送邮箱
前面我们讲到CAN报文种类的时候说到数据帧里面包含很多段数据，这些数据就先存放在CAN的发送邮箱里。
需要强调一下的就是这个寄存器了
仲裁段的ID，在标准模式下是11位的，也就是放在STID[10:0],扩展ID29位，当使用扩展ID的时候，就是放在EXID[0:28]。
FIFO
看到这可能就会有些懵了，FIFO是什么呢，其实它就是一个先进先出的数据缓存器，我们也可以理解为一个寄存器，CAN发送邮箱中的数据经过筛选器会转到这里来。
验收筛选器
CAN通讯不会对地址进行筛选，而是会在数据存放在FIFO前进行筛选，这个验收筛选器就起到了很重要的作用。
由两种分类方式，根据长度来区分：
根据过滤方法来区分
这里重点说一下，所谓的标识符列表模式就好比我们把同意经过的所有ID列成一个表，如果来的ID与这个表中的某一个ID相同，那么就可以通过
而掩码模式就不一样了，他只是要求ID的某几位要一样，掩码中如果是1表示要和数据一样，0的话就表示随意，一样不一样都可以，我画一个表格来理解一下，x表示随意数据（0/1）
四种工作状态
一般我们用的话就用16位的就够了，看懂前面掩码标识符列表的看这里就应该明白了。
代码简介
CAN.C
#include "can.h"
#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"
//CAN³õʼ»¯
//tsjw:ÖØÐÂͬ²½ÌøԾʱ¼äµ¥Ôª.·¶Î§:CAN_SJW_1tq~ CAN_SJW_4tq
//tbs2:ʱ¼ä¶Î2µÄʱ¼äµ¥Ôª. ·¶Î§:CAN_BS2_1tq~CAN_BS2_8tq;
//tbs1:ʱ¼ä¶Î1µÄʱ¼äµ¥Ôª. ·¶Î§:CAN_BS1_1tq ~CAN_BS1_16tq
//brp :²¨ÌØÂÊ·ÖƵÆ÷.·¶Î§:1~1024; tq=(brp)*tpclk1
//²¨ÌØÂÊ=Fpclk1/((tbs1+1+tbs2+1+1)*brp);
//mode:CAN_Mode_Normal,ÆÕͨģʽ;CAN_Mode_LoopBack,»Ø»·Ä£Ê½;
//Fpclk1µÄʱÖÓÔÚ³õʼ»¯µÄʱºòÉèÖÃΪ36M,Èç¹ûÉèÖÃCAN_Mode_Init(CAN_SJW_1tq,CAN_BS2_8tq,CAN_BS1_9tq,4,CAN_Mode_LoopBack);
//Ôò²¨ÌØÂÊΪ:36M/((8+9+1)*4)=500Kbps
//·µ»ØÖµ:0,³õʼ»¯OK;
// ÆäËû,³õʼ»¯Ê§°Ü;
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
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);//ʹÄÜPORTAʱÖÓ
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_CAN1, ENABLE);//ʹÄÜCAN1ʱÖÓ
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //¸´ÓÃÍÆÍì
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //³õʼ»¯IO
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_11;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;//ÉÏÀÊäÈë
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//³õʼ»¯IO
//CANµ¥ÔªÉèÖÃ
CAN_InitStructure.CAN_TTCM=DISABLE; //·Çʱ¼ä´¥·¢Í¨ÐÅģʽ //
CAN_InitStructure.CAN_ABOM=DISABLE; //Èí¼þ×Ô¶¯ÀëÏß¹ÜÀí //
CAN_InitStructure.CAN_AWUM=DISABLE; //˯Ãßģʽͨ¹ýÈí¼þ»½ÐÑ(Çå³ýCAN->MCRµÄSLEEPλ)//
CAN_InitStructure.CAN_NART=ENABLE; //½ûÖ¹±¨ÎÄ×Ô¶¯´«ËÍ //
CAN_InitStructure.CAN_RFLM=DISABLE; //±¨ÎIJ»Ëø¶¨,еĸ²¸Ç¾ÉµÄ //
CAN_InitStructure.CAN_TXFP=DISABLE; //ÓÅÏȼ¶Óɱ¨Îıêʶ·û¾ö¶¨ //
CAN_InitStructure.CAN_Mode= mode; //ģʽÉèÖ㺠mode:0,ÆÕͨģʽ;1,»Ø»·Ä£Ê½; //
//ÉèÖò¨ÌØÂÊ
CAN_InitStructure.CAN_SJW=tsjw; //ÖØÐÂͬ²½ÌøÔ¾¿í¶È(Tsjw)Ϊtsjw+1¸öʱ¼äµ¥Î» CAN_SJW_1tq CAN_SJW_2tq CAN_SJW_3tq CAN_SJW_4tq
CAN_InitStructure.CAN_BS1=tbs1; //Tbs1=tbs1+1¸öʱ¼äµ¥Î»CAN_BS1_1tq ~CAN_BS1_16tq
CAN_InitStructure.CAN_BS2=tbs2;//Tbs2=tbs2+1¸öʱ¼äµ¥Î»CAN_BS2_1tq ~ CAN_BS2_8tq
CAN_InitStructure.CAN_Prescaler=brp; //·ÖƵϵÊý(Fdiv)Ϊbrp+1 //
CAN_Init(CAN1, &CAN_InitStructure); // ³õʼ»¯CAN1
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterNumber=0; //¹ýÂËÆ÷0
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMode=CAN_FilterMode_IdMask;
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterScale=CAN_FilterScale_32bit; //32λ
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdHigh=0x0000;////32λID
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdLow=0x0000;
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdHigh=0x0000;//32λMASK
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdLow=0x0000;
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterFIFOAssignment=CAN_Filter_FIFO0;//¹ýÂËÆ÷0¹ØÁªµ½FIFO0
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterActivation=ENABLE; //¼¤»î¹ýÂËÆ÷0
CAN_FilterInit(&CAN_FilterInitStructure);//Â˲¨Æ÷³õʼ»¯
#if CAN_RX0_INT_ENABLE
CAN_ITConfig(CAN1,CAN_IT_FMP0,ENABLE);//FIFO0ÏûÏ¢¹ÒºÅÖжÏÔÊÐí.
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USB_LP_CAN1_RX0_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1; // Ö÷ÓÅÏȼ¶Îª1
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; // ´ÎÓÅÏȼ¶Îª0
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
#endif
return 0;
}
#if CAN_RX0_INT_ENABLE //ʹÄÜRX0ÖжÏ
//ÖжϷþÎñº¯Êý
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·¢ËÍÒ»×éÊý¾Ý(¹Ì¶¨¸ñʽ:IDΪ0X12,±ê×¼Ö¡,Êý¾ÝÖ¡)
//len:Êý¾Ý³¤¶È(×î´óΪ8)
//msg:Êý¾ÝÖ¸Õë,×î´óΪ8¸ö×Ö½Ú.
//·µ»ØÖµ:0,³É¹¦;
// ÆäËû,ʧ°Ü;
u8 Can_Send_Msg(u8* msg,u8 len)
{
u8 mbox;
u16 i=0;
CanTxMsg TxMessage;
TxMessage.StdId=0x12; // ±ê×¼±êʶ·û
TxMessage.ExtId=0x12; // ÉèÖÃÀ©Õ¹±êʾ·û
TxMessage.IDE=CAN_Id_Standard; // ±ê×¼Ö¡
TxMessage.RTR=CAN_RTR_Data; // Êý¾ÝÖ¡
TxMessage.DLC=len; // Òª·¢Ë͵ÄÊý¾Ý³¤¶È
for(i=0;i=0XFFF)return 1;
return 0;
}
//can¿Ú½ÓÊÕÊý¾Ý²éѯ
//buf:Êý¾Ý»º´æÇø;
//·µ»ØÖµ:0,ÎÞÊý¾Ý±»ÊÕµ½;
// ÆäËû,½ÓÊÕµÄÊý¾Ý³¤¶È;
u8 Can_Receive_Msg(u8 *buf)
{
u32 i;
CanRxMsg RxMessage;
if( CAN_MessagePending(CAN1,CAN_FIFO0)==0)return 0; //ûÓнÓÊÕµ½Êý¾Ý,Ö±½ÓÍ˳ö
CAN_Receive(CAN1, CAN_FIFO0, &RxMessage);//¶ÁÈ¡Êý¾Ý
for(i=0;i<8;i++)
buf[i]=RxMessage.Data[i];
return RxMessage.DLC;
}
可以通过改变这个数来改变接受的ID
步骤：
配置GPIO
设置工作模式
确定波特率
配置筛选器
配置接受中断（FIFO接收到数据时会产生一个中断）
发送函数配置
接受函数配置
main.c
#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "key.h"
#include "sys.h"
#include "lcd.h"
#include "usart.h"
#include "can.h"
/************************************************
ALIENTEK¾«Ó¢STM32¿ª·¢°åʵÑé25
CAN ʵÑé
¼¼ÊõÖ§³Ö£ºwww.openedv.com
ÌÔ±¦µêÆÌ£ºhttp://eboard.taobao.com
¹Øע΢ÐŹ«ÖÚƽ̨΢Ðźţº"ÕýµãÔ×Ó"£¬Ãâ·Ñ»ñÈ¡STM32×ÊÁÏ¡£
¹ãÖÝÊÐÐÇÒíµç×ӿƼ¼ÓÐÏÞ¹«Ë¾
×÷ÕߣºÕýµãÔ×Ó @ALIENTEK
************************************************/
int main(void)
{
u8 key;
u8 i=0,t=0;
u8 cnt=0;
u8 canbuf[8];
u8 res;
u8 mode=CAN_Mode_LoopBack;//CAN¹¤×÷ģʽ;CAN_Mode_Normal(0)£ºÆÕͨģʽ£¬CAN_Mode_LoopBack(1)£º»·»Øģʽ
delay_init(); //ÑÓʱº¯Êý³õʼ»¯
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//ÉèÖÃÖжÏÓÅÏȼ¶·Ö×éΪ×é2£º2λÇÀÕ¼ÓÅÏȼ¶£¬2λÏìÓ¦ÓÅÏȼ¶
uart_init(115200); //´®¿Ú³õʼ»¯Îª115200
LED_Init(); //³õʼ»¯ÓëLEDÁ¬½ÓµÄÓ²¼þ½Ó¿Ú
LCD_Init(); //³õʼ»¯LCD
KEY_Init(); //°´¼ü³õʼ»¯
CAN_Mode_Init(CAN_SJW_1tq,CAN_BS2_8tq,CAN_BS1_9tq,4,CAN_Mode_LoopBack);//CAN³õʼ»¯»·»Øģʽ,²¨ÌØÂÊ500Kbps
POINT_COLOR=RED;//ÉèÖÃ×ÖÌåΪºìÉ«
LCD_ShowString(60,50,200,16,16,"WarShip STM32");
LCD_ShowString(60,70,200,16,16,"CAN TEST");
LCD_ShowString(60,90,200,16,16,"ATOM@ALIENTEK");
LCD_ShowString(60,110,200,16,16,"2015/1/11");
LCD_ShowString(60,130,200,16,16,"LoopBack Mode");
LCD_ShowString(60,150,200,16,16,"KEY0:Send WK_UP:Mode");//ÏÔʾÌáʾÐÅÏ¢
POINT_COLOR=BLUE;//ÉèÖÃ×ÖÌåΪÀ¶É«
LCD_ShowString(60,170,200,16,16,"Count:"); //ÏÔʾµ±Ç°¼ÆÊýÖµ
LCD_ShowString(60,190,200,16,16,"Send Data:"); //Ìáʾ·¢Ë͵ÄÊý¾Ý
LCD_ShowString(60,250,200,16,16,"Receive Data:"); //Ìáʾ½ÓÊÕµ½µÄÊý¾Ý
while(1)
{
key=KEY_Scan(0);
if(key==KEY0_PRES)//KEY0°´ÏÂ,·¢ËÍÒ»´ÎÊý¾Ý
{
for(i=0;i<8;i++)
{
canbuf[i]=cnt+i;//Ìî³ä·¢ËÍ»º³åÇø
if(i<4)LCD_ShowxNum(60+i*32,210,canbuf[i],3,16,0X80); //ÏÔʾÊý¾Ý
else LCD_ShowxNum(60+(i-4)*32,230,canbuf[i],3,16,0X80); //ÏÔʾÊý¾Ý
}
res=Can_Send_Msg(canbuf,8);//·¢ËÍ8¸ö×Ö½Ú
if(res)LCD_ShowString(60+80,190,200,16,16,"Failed"); //Ìáʾ·¢ËÍʧ°Ü
else LCD_ShowString(60+80,190,200,16,16,"OK "); //Ìáʾ·¢Ëͳɹ¦
}else if(key==WKUP_PRES)//WK_UP°´Ï£¬¸Ä±äCANµÄ¹¤×÷ģʽ
{
mode=!mode;
CAN_Mode_Init(CAN_SJW_1tq,CAN_BS2_8tq,CAN_BS1_9tq,4,mode);//CANÆÕͨģʽ³õʼ»¯, ²¨ÌØÂÊ500Kbps
POINT_COLOR=RED;//ÉèÖÃ×ÖÌåΪºìÉ«
if(mode==0)//ÆÕͨģʽ£¬ÐèÒª2¸ö¿ª·¢°å
{
LCD_ShowString(60,130,200,16,16,"Nnormal Mode ");
}else //»Ø»·Ä£Ê½,Ò»¸ö¿ª·¢°å¾Í¿ÉÒÔ²âÊÔÁË.
{
LCD_ShowString(60,130,200,16,16,"LoopBack Mode");
}
POINT_COLOR=BLUE;//ÉèÖÃ×ÖÌåΪÀ¶É«
}
key=Can_Receive_Msg(canbuf);
if(key)//½ÓÊÕµ½ÓÐÊý¾Ý
{
LCD_Fill(60,270,130,310,WHITE);//Çå³ý֮ǰµÄÏÔʾ
for(i=0;i------------------------因为贫穷，莫得两块板子，所以只能用环回模式了------------------------------
效果：当按下key0时，lcd显示屏上会有发送和接受到的数据
总结
后面的代码部分因为时间匆忙就没怎么讲，不过我自认为前面还是很细的（自夸一波），不过一些寄存器，以及代码里的结构体我都没有多说，看完前面部分再来看代码应该很容易的，不过需要你自己再去看一下文档。
接下来计划会向前更新一些关于中断，定时器的知识。