STM32——CAN

一、CAN外设简介

1、两个 CAN 与 2.0A 和 B （主动）规范兼容，比特率最高达 1 Mbit/s。

2、它们可接收和发送包含11 位标识符的标准帧和包含 29 位标识符的扩展帧。

3、每个 CAN 有三个发送邮箱，发送报文的优先级可以使用软件控制，还可以记录发送的时间；

4、具有两个3级深度的接收FIFO，28 个共享的可调整筛选器组用于过滤某些ID报文，即可控制只接收或不接收某些ID的报文 （即使只使用一个 CAN，也可使用所有这些）。

5、每个 CAN 都分配有 256 字节的 SRAM。

6、不支持使用DMA进行数据收发。

        其中CAN1是主设备，框图中的“存储访问控制器”是由CAN1控制的，CAN2无法直接使用访问存储区域，所以使用CAN2的时候必须使能CAN1外设的时钟。

二、CAN控制内核

        CAN控制内核包含了控制和状态寄存器以及筛选器寄存器：

1、主控制寄存器（CAN_MCR）

主控制寄存器 CAN_MCR 负责管理 CAN 的工作模式，它使用以下寄存器位实现控制：

（1） DBF ：调试冻结 (Debug freeze)   
0：调试期间 CAN 处于工作状态。
1：调试期间 CAN 处于接收/发送冻结状态。禁止收发时仍可正常访问/控制接收 FIFO中的数据。

        这两种状态是当 STM32芯片处于程序调试模式时才使用的，平时使用并不影响，我们一般调试时也是需要CAN处于工作状态的，因此这里配置为 0 .

（2）TTCM：时间触发通信模式 (Time triggered communication mode)
0：禁止时间触发通信模式。
1：使能时间触发通信模式。                                                                                                                  它用于配置 CAN 的时间触发通信模式，CAN外设内部有个自己的定时器，在使能此模式下，CAN会使用它内部的定时器产生时间戳，并把它保存在CAN_RDTxR、CAN_TDTxR 寄存器中。利用它可以实现 ISO 11898-4 CAN 标准的分时同步通信功能。

        CAN外设内部的定时器是16位的，发送时其定时器值存储 CAN_TDTxR 寄存器中 TIME[15:0] 中。在发送帧时，会在进行 SOF（帧起始） 发送时对此字段进行捕获，然后将捕获到的 16 位定时器值作为发送时间戳。

        只有硬件处于时间触发通信模式（CAN_MCR 寄存器的 TTCM 位置 1）时，TGT 位才会被激活。 该位激活就代表着：在发送帧中包含的数据时，会将 8 个字节数据的最后两个数据字节替换为发送时间戳 TIME[15:0] 的值。即数据字节 7 替换为TIME[7:0]，数据字节 6 替换为TIME[15:8]。注意：DLC 必须编程为 8，才能通过 CAN 总线发送这两个字节。

在接收时，CAN_RDTxR寄存器中的 TIME[15:0] 存储着定时器的值，在检测 SOF（帧起始）时就会捕获此字段的值将其作为接收时间戳。

（3）ABOM ：自动的总线关闭管理 (Automatic bus-off management)

        当节点检测到它发送错误或接收错误超过一定值时，会自动进入离线状态，在离线状态中，CAN不能接收或发送报文。处于离线状态的时候，可以软件控制恢复或者直接使用这个自动离线管理功能。

        置 0 时，需要软件先发出一个请求后，一旦监测到 128 次连续 11 个隐性位，并且软件将 CAN_MCR 寄存器的 INRQ 位先置 1 再清零，即退出离线状态。                                                              置 1 时，一旦监测到 128 次连续 11 个隐性位，即通过硬件自动退出离线状态。

（4）AWUM ： 自动唤醒模式 (Automatic wakeup mode)
        此位控制 CAN 硬件在睡眠模式下接收到消息时的行为。
0：通过软件将 CAN_MCR 寄存器的 SLEEP 位清零后，退出睡眠模式。
1：一旦监测到 CAN 消息，即通过硬件自动退出睡眠模式。

（5）NART ： 禁止自动重发送 (No automatic retransmission)
0：CAN 硬件将自动重发送消息，直到根据 CAN 标准消息发送成功。
1：无论发送结果如何（成功、错误或仲裁丢失），消息均只发送一次。

（6）RFLM ： 接收 FIFO 锁定模式 (Receive FIFO locked mode)
0：接收 FIFO 上溢后不锁定。接收 FIFO 装满后，下一条传入消息将覆盖前一条消息。
1：接收 FIFO 上溢后锁定。接收 FIFO 装满后，下一条传入消息将被丢弃。

（7）TXFP ： 发送 FIFO 优先级 (Transmit FIFO priority)
        此位用于控制在几个邮箱同时挂起时的发送顺序。
0：优先级由消息标识符确定
1：优先级由请求顺序（时间顺序）确定

二、位时序与波特率

1、位时序

STM32外设定义的位时序与我们前面解释的 CAN 标准时序有一点区别：

STM32的 CAN外设位时序中只包含 3段，分别是同步段 SYNC_SEG、位段 BS1 及位段 BS2：

同步段 (SYNC_SEG)：位变化应该在此时间段内发生。它只有一个时间片的固定长度(1 x tq)。

位段 1 (BS1)：定义采样点的位置。它包括 CAN 标准的 PROP_SEG 和 PHASE_SEG1。其持续长度可以在 1 到 16 个时间片之间调整，但也可以自动加长，以补偿不同网络节点的频率差异所导致的正相位漂移。

位段 2 (BS2)：定义发送点的位置。它代表 CAN 标准的 PHASE_SEG2。其持续长度可以在 1 到 8 个时间片之间调整，但也可以自动缩短，以补偿负相位漂移。

再同步跳转宽度 (SJW)： 定义位段加长或缩短的上限。它可以在 1 到 4 个时间片之间调整。

2、波特率

单个时间片的长度 Tq与 CAN外设的所挂载的时钟总线及分频器配置有关，CAN1和 CAN2 外设都是挂载在 APB1总线上的，而位时序寄存器 CAN_BTR中的 BRP[9:0]寄存器位可以设置 CAN外设时钟的分频值 ，所以：Tq = (BRP[9:0]+1) x T PCLK ；其中的 PCLK指 APB1时钟。

三、CAN发送邮箱

        CAN外设一共有三个发送邮箱，即最多可以缓存3个待发送的报文。每个发送邮箱中包含有标识符寄存器 (CAN_TIxR)、数据长度控制和时间戳寄存器 (CAN_TDTxR)、数据低位寄存器 (CAN_TDLxR) 、邮箱数据高位寄存器 (CAN_TDHxR)。

四、CAN接收FIFO

        CAN外设一共有2个接收FIFO，每个FIFO中有3个接收邮箱，即最多可以缓存6个接收到的报文。当接收到报文后时，FIFO的报文计数器会自增，而STM32内部读取FIFO数据之后，报文计数器会自减，通过状态寄存器可获知报文计数器的值，而通过前面主控制寄存器的