STM32F103的CAN通讯接收过滤器过滤分析

前言
STM32 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。STM32 的过滤器组最多有 28 个（互联型），但是 STM32F103ZET6 只有 14 个（增强型），每个滤波器组 x 由 2 个 32 为寄存器， CAN_FxR1 和 CAN_FxR2 组成。学习了CAN通讯，底层的东东CAN控制器已经帮你处理完成，也就是CAN通讯协议已经做好，你按协议格式往对应的位扔数据发送就好，所以使用CAN通讯，我们只需要去关心制定发送的数据间的协议，也就是给每个数据加上有标识符的协议。

CAN过滤器的分析

因为STM32在非互联网型产品中CAN控制器提供了14个位宽可变、可配置的过滤器组（13~0），每个过滤器组x由2个32位寄存器，CAN_FxR0和CAN_FxR1组成，而1个过滤器组的位宽设置可以分成四种工作模式，工作模式取决于两个寄存器FBMx，FSCx的设置，如下图所示：

看到过滤器的四种工作模式，工作模式中标识符屏蔽和列表模式，如何去理解，举个例子，假如我们发送的标识IDCanTxMsg.StdId是0x000~0x00f,接收过滤先用标识符屏蔽模式来过滤标识的ID，如下所示：

 ID  :     000 0000 0000 xxxx              
 屏蔽 :     111 1111 1111 0000 

x代表0或者1都是可以通过,0000到1111的任意组合,这样就可以过滤出0x000~0x00f的数据的，所以屏蔽的意思就是让某个范围的标识符ID可以通过，目的是过滤出一组标志符。那么如果想过滤出一个数据0x003，用标识符屏蔽模式实现方式如下

 ID  :     000 0000 0000 0011              
 屏蔽 :     111 1111 1111 1111 

如果接收过滤使用标识符列表模式来过滤标识ID,如下所示，

 ID  :    000 0000 0001 
 ID  :    000 0000 0010

CAN 接收过滤器的四种工作模式的程序配置`

1、32位标识符屏蔽模式
假如要发送的标示符IDCanTxMsg.StdId范围为0x010~0x01f

ID      ： 0000 001x xxx0 0000 0000 0000 0000 0000  //分别对应CAN_FxR1高16位、CAN_FxR1低16位
屏蔽    ： 1111 1110 0001 1111 1111 1111 1111 1111  //分别对应CAN_FxR2高16位、CAN_FxR2低16位

程序配置如下

CAN_RxFilerconfig(0,CANRX32IDMASK);                                      //32位标识符屏蔽模式
void CAN_RxFilerconfig(u8 FilterNum,u8 FilterMode)
{
  CAN_FilterInitTypeDef     CAN_FilterInitStructure;
   
   CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterNumber=FilterNum;                 //过滤器号0~13可选
   if(FilterMode==CANRX32IDMASK)
   {
     CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMode=CAN_FilterMode_IdMask;     //标识符屏蔽模式
     CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterScale=CAN_FilterScale_32bit;    //32位宽 
   }
   else if(FilterMode==CANRX32IDLIST)
   {
     CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMode=CAN_FilterMode_IdList;     //标识符列表模式
     CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterScale=CAN_FilterScale_32bit;    //32位宽 
   }
   else if(FilterMode==CANRX16IDMASK)
   {
     CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMode=CAN_FilterMode_IdMask;     //标识符屏蔽模式
     CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterScale=CAN_FilterScale_16bit;    //16位宽 
   }
   else if(FilterMode==CANRX16IDLIST)
   {
     CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMode=CAN_FilterMode_IdList;     //标识符列表模式
     CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterScale=CAN_FilterScale_16bit;    //16位宽
   }
    //标识符寄存器FxR1
   CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdHigh=0x010<<5;                  //32位ID，高16位
   CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdLow=0x0000;                     //低16位
   //屏蔽寄存器FxR2
   CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdHigh=0xfe1f;                //32位MASK，高16位
   CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdLow=0xffff;                 //低16位
    
   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
} 

2、32位标识符列表模式
假如要发送的标示符IDCanTxMsg.StdId为0x011和0x012两个。

ID      ： 0000 0010 0010 0000 0000 0000 0000 0000  //分别对应CAN_FxR1高16位、CAN_FxR1低16位  //0x011
屏蔽    ： 0000 0010 0100 1111 1111 1111 1111 1111  //分别对应CAN_FxR2高16位、CAN_FxR2低16位  //0x012

程序配置

CAN_RxFilerconfig(0,CANRX32IDLIST);                                      //32位标识符列表模式
void CAN_RxFilerconfig(u8 FilterNum,u8 FilterMode)
{
  CAN_FilterInitTypeDef     CAN_FilterInitStructure;
   
   CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterNumber=FilterNum;                 //过滤器号0~13可选
   if(FilterMode==CANRX32IDMASK)
   {
     CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMode=CAN_FilterMode_IdMask;     //标识符屏蔽模式
     CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterScale=CAN_FilterScale_32bit;    //32位宽 
   }
   else if(FilterMode==CANRX32IDLIST)
   {
     CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMode=CAN_FilterMode_IdList;     //标识符列表模式
     CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterScale=CAN_FilterScale_32bit;    //32位宽 
   }
   else if(FilterMode==CANRX16IDMASK)
   {
     CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMode=CAN_FilterMode_IdMask;     //标识符屏蔽模式
     CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterScale=CAN_FilterScale_16bit;    //16位宽 
   }
   else if(FilterMode==CANRX16IDLIST)
   {
     CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMode=CAN_FilterMode_IdList;     //标识符列表模式
     CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterScale=CAN_FilterScale_16bit;    //16位宽
   }
    //标识符寄存器FxR1
   CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdHigh=0x011<<5;                  //32位ID，高16位
   CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdLow=0x0000;                     //低16位
   //屏蔽寄存器FxR2
   CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdHigh=0x012<<5;              //32位MASK，高16位
   CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdLow=0xffff;                 //低16位
    
   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
} 

3、16位标识符屏蔽模式
假如要发送的标示符IDCanTxMsg.StdId范围为0x010_{0x01f，0x000}0x00f。

ID      ： 0000 001x xxx0 0000  //分别对应CAN_FxR1低16位  CAN_FilterIdLow
屏蔽    ： 1111 1110 0001 1111  //分别对应CAN_FxR1高16位  CAN_FilterIdHigh
 
ID      ： 0000 000x xxx0 0000  //分别对应CAN_FxR2低16位  CAN_FilterMaskIdLow
屏蔽    ： 1111 1110 0001 1111  //分别对应CAN_FxR2高16位  CAN_FilterMaskIdHigh

程序配置如下

CAN_RxFilerconfig(0,CANRX16IDMASK);                                      //16位标识符屏蔽模式
void CAN_RxFilerconfig(u8 FilterNum,u8 FilterMode)
{
  CAN_FilterInitTypeDef     CAN_FilterInitStructure;
   
   CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterNumber=FilterNum;                 //过滤器号0~13可选
   if(FilterMode==CANRX32IDMASK)
   {
     CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMode=CAN_FilterMode_IdMask;     //标识符屏蔽模式
     CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterScale=CAN_FilterScale_32bit;    //32位宽 
   }
   else if(FilterMode==CANRX32IDLIST)
   {
     CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMode=CAN_FilterMode_IdList;     //标识符列表模式
     CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterScale=CAN_FilterScale_32bit;    //32位宽 
   }
   else if(FilterMode==CANRX16IDMASK)
   {
     CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMode=CAN_FilterMode_IdMask;     //标识符屏蔽模式
     CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterScale=CAN_FilterScale_16bit;    //16位宽 
   }
   else if(FilterMode==CANRX16IDLIST)
   {
     CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMode=CAN_FilterMode_IdList;     //标识符列表模式
     CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterScale=CAN_FilterScale_16bit;    //16位宽
   }
    //标识符寄存器FxR1
   CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdHigh=0xfe1f;                    //32位ID，高16位
   CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdLow=0x010<<5;                   //低16位
   //屏蔽寄存器FxR2
   CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdHigh=0xfe1f;                //32位MASK，高16位
   CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdLow=0x000<<5;               //低16位
    
   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
} 

4、16位标识符列表模式
假如要发送的标示符IDCanTxMsg.StdId 有0x010,0x01f，0x001,0x00f四个。

ID      ： 0000 0010 0000 0000  //分别对应CAN_FxR1低16位  CAN_FilterIdLow  //0x010
ID      ： 0000 0011 1110 0000  //分别对应CAN_FxR1高16位  CAN_FilterIdHigh //0x01f
 
ID      ： 0000 0000 0010 0000  //分别对应CAN_FxR2低16位  CAN_FilterMaskIdLow //0x001
ID      ： 0000 0001 1110 0000  //分别对应CAN_FxR2高16位  CAN_FilterMaskIdHigh //0x00f

程序配置如下

CAN_RxFilerconfig(0,CANRX16IDLIST);                                      //16位标识符列表模式
void CAN_RxFilerconfig(u8 FilterNum,u8 FilterMode)
{
  CAN_FilterInitTypeDef     CAN_FilterInitStructure;
   
   CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterNumber=FilterNum;                 //过滤器号0~13可选
   if(FilterMode==CANRX32IDMASK)
   {
     CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMode=CAN_FilterMode_IdMask;     //标识符屏蔽模式
     CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterScale=CAN_FilterScale_32bit;    //32位宽 
   }
   else if(FilterMode==CANRX32IDLIST)
   {
     CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMode=CAN_FilterMode_IdList;     //标识符列表模式
     CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterScale=CAN_FilterScale_32bit;    //32位宽 
   }
   else if(FilterMode==CANRX16IDMASK)
   {
     CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMode=CAN_FilterMode_IdMask;     //标识符屏蔽模式
     CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterScale=CAN_FilterScale_16bit;    //16位宽 
   }
   else if(FilterMode==CANRX16IDLIST)
   {
     CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMode=CAN_FilterMode_IdList;     //标识符列表模式
     CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterScale=CAN_FilterScale_16bit;    //16位宽
   }
    //标识符寄存器FxR1
   CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdHigh=0x01f<<5;                  //32位ID，高16位
   CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdLow=0x010<<5;                   //低16位
   //屏蔽寄存器FxR2
   CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdHigh=0x00f<<5;              //32位MASK，高16位
   CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdLow=0x001<<5;               //低16位
    
   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
}