【HAL库】STM32F407----CAN通信----过滤器配置
【HAL库】STM32F407----CAN通信----基本原理
【HAL库】STM32F407----CAN通信----电路图
【HAL库】STM32F407----CAN通信----中断详解
【HAL库】STM32CubeMX开发----STM32F407----CAN通信实验
一、STM32F407----CAN过滤器----简介
在CAN协议里，报文的标识符不代表节点的地址，而是跟报文的内容相关的。因此，发送者以广播的形式把报文发送给所有的接收者。节点在接收报文时,根据标识符(CAN ID)的值决定软件是否需要该报文；如果需要，就拷贝到SRAM里；如果不需要，报文就被丢弃且无需软件的干预。
为满足这一需求，bxCAN为应用程序提供了14个位宽可变的、可配置的过滤器组(13~0)，以便只接收那些软件需要的报文。硬件过滤的做法节省了CPU开销，否则就必须由软件过滤从而占用一定的CPU开销。每个过滤器组x由2个32位寄存器，CAN_FxR0和CAN_FxR1组成。
1. CAN过滤器组
STM32F407有两路CAN，所以有28个过滤器组，具体如下表：
| CAN | 过滤器组 |
|---|---|
| CAN1 | 0 ~ 13 |
| CAN2 | 14 ~ 27 |
2. CAN过滤器模式
掩码模式
在掩码模式下，标识符寄存器与掩码寄存器关联，用以指示标识符的哪些位必须匹配，哪些位无关。
列表模式
传入标识符的所有位都必须与筛选器寄存器中指定的位匹配。
3. CAN过滤器位宽
每个过滤器组的位宽都可以独立配置，以满足应用程序的不同需求。根据位宽的不同，每个过滤器组可提供：
- 1个32位过滤器，包括：STDID[10:0]、EXTID[17:0]、IDE和RTR位。
- 2个16位过滤器，包括：STDID[10:0]、IDE、RTR和EXTID[17:15]位。
4. CAN过滤器匹配序号
消息接收到 FIFO 中后，即可供应用程序使用。
通常情况下，报文中的数据被拷贝到SRAM中；为了把数据拷贝到合适的位置，应用程序需要根据报文的标识符来辨别不同的数据。bxCAN提供了过滤器匹配序号，以简化这一辨别过程。
根据过滤器优先级规则，过滤器匹配序号和报文一起，被存入邮箱中。因此每个收到的报文，都有与它相关联的过滤器匹配序号。
过滤器匹配序号的使用方法有两种：
- 把过滤器匹配序号跟一系列所期望的值进行比较
- 把过滤器匹配序号当作一个索引来访问目标地址
对于列表模式过滤器，软件不再需要比较标识符。
对于掩码模式过滤器，软件只须对需要的那些屏蔽位(必须匹配的位)进行比较即可。
筛选器编号与筛选器组的激活状态无关。此外，还将使用两个独立的编号方案，每个 FIFO 各一个。具体举例如下：
此图只是举例，具体配置不用按照此图。
5. CAN过滤器优先级规则
根据过滤器的不同配置，有可能一个报文标识符能通过多个过滤器的过滤；在这种情况下，存放在接收邮箱中的过滤器匹配序号，根据下列优先级规则来确定：
- 位宽为32位的过滤器，优先级高于位宽为16位的过滤器。
- 对于位宽相同的过滤器，标识符列表模式的优先级高于屏蔽位模式。
- 位宽和模式都相同的过滤器，优先级由过滤器号决定，过滤器号小的优先级高。
6. CAN过滤器配置
过滤器组可以通过相应的CAN_FMR寄存器（CAN过滤器主控寄存器）配置。但是不是什么时候都可以直接配置，在配置一个过滤器组前，必须通过清除CAN_FAR寄存器（CAN过滤器激活寄存器）的FACT位，把它设置为禁用状态。然后才能设置或设置过滤器组的配置
- 通过设置CAN_FS1R（CAN过滤器位宽寄存器）的FSCx位，可以配置一个过滤器组的位宽。
- 通过设置CAN_FM1R（CAN过滤器模式寄存器）的FBMx位，可以配置对应的屏蔽/标识符寄存器的标识符列表模式或掩码模式。
过滤器配置具体如下图所示：
二、STM32F407----CAN过滤器----配置实验
以下是STM32F407----CAN过滤器----配置的具体实验内容和代码。
前期准备工作，请参考这篇文章：【HAL库】STM32CubeMX开发----STM32F407----CAN通信实验
实验内容： CAN通信波特率为 500K bps，将接收到的CAN_ID发送出来，发送帧ID为0x18888888，前4个字节数据为接收到的CAN_ID。
过滤器配置-----代码模板
在STM32CubeMX生成【HAL库】程序中，没有关于过滤器相关的配置代码，如果不配置过滤器又无法接收数据，所以需要我们自己手写代码配置过滤器。
以下是 所有CAN帧ID都可以通过的过滤器 配置代码。
具体过滤器配置代码模板如下：
void CAN1_Filter_Bank(void)//过滤器
{
CAN_FilterTypeDef FilterConfig;
/*配置CAN过滤器*/
FilterConfig.FilterBank = 0; //过滤器组号
FilterConfig.FilterMode = CAN_FILTERMODE_IDMASK; //过滤模式：屏蔽位模式--CAN_FILTERMODE_IDMASK，列表模式--CAN_FILTERMODE_IDLIST
FilterConfig.FilterScale = CAN_FILTERSCALE_32BIT; //过滤器位宽：32位
FilterConfig.FilterIdHigh = 0x0000; //32位ID
FilterConfig.FilterIdLow = 0x0000;
FilterConfig.FilterMaskIdHigh = 0x0000; //32位MASK
FilterConfig.FilterMaskIdLow = 0x0000;
FilterConfig.FilterFIFOAssignment = CAN_RX_FIFO0; //过滤器0关联到FIFO0
FilterConfig.FilterActivation = ENABLE; //激活滤波器0
FilterConfig.SlaveStartFilterBank = 14; //单CAN此参数无意义
//过滤器配置激活
if (HAL_CAN_ConfigFilter(&hcan1, &FilterConfig) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
}
说明： 过滤器掩码模式：0不验证，1验证。所以屏蔽位都为0，就都不需要验证，所有CAN帧ID都可以接收了。
列表模式
只有列表中存放的CAN_ID才可以被接收到。
1. 列表模式----16位
在16位列表模式下，只能接收处理 标准帧CAN_ID。
CAN_FxR1和CAN_FxR2寄存器一共有64位，可以存放4个16位CAN_ID。
具体如下图所示：
过滤器配置具体说明如下：
| 位 | 15 | 14 | 13 | 12 | 11 | 10 | 9 | 8 | 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 映射 | STID[10:0] | RTR | IDE | EXID[17:15]] | ||||||||||||
| 说明 | 11位标准帧CAN_ID | 帧类型: 0 数据帧 1 远程帧 |
标识符类型: 0 标准帧 1 扩展帧 |
无用数据 置0即可 |
||||||||||||
| 举例 | 0x101 | 0 | 0 | 0 | ||||||||||||
| 0x102 | 1 | 0 | 0 | |||||||||||||
| 0x103 | 0. | 0 | 0 | |||||||||||||
| 0x104 | 1 | 0 | 0 | |||||||||||||
因为在16位列表模式下，只能接收处理 标准帧CAN_ID，所以IDE位都置0。
具体代码如下：
void CAN1_Filter_Bank(void)//过滤器、
{
//标准帧ID
uint16_t CanFilterListSTID0 = 0x101;
uint8_t CanFilterListRTR0 = 0x00; //帧类型：0x00数据帧,0x01远程帧
uint16_t CanFilterListSTID1 = 0x102;
uint8_t CanFilterListRTR1 = 0x01; //帧类型：0x00数据帧,0x01远程帧
uint16_t CanFilterListSTID2 = 0x103;
uint8_t CanFilterListRTR2 = 0x00; //帧类型：0x00数据帧,0x01远程帧
uint16_t CanFilterListSTID3 = 0x104;
uint8_t CanFilterListRTR3 = 0x01; //帧类型：0x00数据帧,0x01远程帧
CAN_FilterTypeDef FilterConfig;
/*配置CAN过滤器*/
FilterConfig.FilterBank = 0; //过滤器组号
FilterConfig.FilterMode = CAN_FILTERMODE_IDLIST; //过滤模式：列表模式--CAN_FILTERMODE_IDLIST
FilterConfig.FilterScale = CAN_FILTERSCALE_16BIT; //过滤器位宽：16位
FilterConfig.FilterIdHigh = (CanFilterListSTID0<<5)|(CanFilterListRTR0<<4); //ID
FilterConfig.FilterIdLow = (CanFilterListSTID1<<5)|(CanFilterListRTR1<<4);
FilterConfig.FilterMaskIdHigh = (CanFilterListSTID2<<5)|(CanFilterListRTR2<<4); //MASK
FilterConfig.FilterMaskIdLow = (CanFilterListSTID3<<5)|(CanFilterListRTR3<<4);
FilterConfig.FilterFIFOAssignment = CAN_RX_FIFO0; //过滤器0关联到FIFO0
FilterConfig.FilterActivation = ENABLE; //激活滤波器
FilterConfig.SlaveStartFilterBank = 14; //单CAN此参数无意义
//过滤器配置
if (HAL_CAN_ConfigFilter(&hcan1, &FilterConfig) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
}
实验结果如下：
2. 列表模式----32位
在32位列表模式下，可以接收处理 标准帧CAN_ID和 扩展帧CAN_ID。
CAN_FxR1和CAN_FxR2寄存器一共有64位，可以存放2个32位CAN_ID。
具体如下图所示：
过滤器配置具体说明如下：
| 位 | 31 ~ 21 | 20 ~3 | 2 | 1 | 0 |
|---|---|---|---|---|---|
| 映射 | STID[10:0] | EXID[17:0] | IDE | RTR | 0 |
| 说明 | 29位扩展帧CAN_ID | 标识符类型: 0 标准帧 1 扩展帧 |
帧类型: 0 数据帧 1 远程帧 |
0 | |
| 11位标准帧CAN_ID | 0 | ||||
| 举例 | 0x1B010F01 | 1 | 0 | 0 | |
| 0x701 | 0 | 0 | 1 | 0 | |
具体代码如下：
void CAN1_Filter_Bank(void)//过滤器
{
//扩展帧ID
uint32_t CanFilterListEXID0 = 0x1B010F01;
uint8_t CanFilterListIDE0 = 0x01; //帧类型：0x00标准帧,0x01扩展帧
uint8_t CanFilterListRTR0 = 0x00; //帧类型：0x00数据帧,0x01远程帧
//标准帧ID
uint16_t CanFilterListSTID1 = 0x701;
uint8_t CanFilterListIDE1 = 0x00;//帧类型：0x00标准帧,0x01扩展帧
uint8_t CanFilterListRTR1 = 0x01;//帧类型：0x00数据帧,0x01远程帧
CAN_FilterTypeDef FilterConfig;
/*配置CAN过滤器*/
FilterConfig.FilterBank = 0; //过滤器组号
FilterConfig.FilterMode = CAN_FILTERMODE_IDLIST; //过滤模式：列表模式--CAN_FILTERMODE_IDLIST
FilterConfig.FilterScale = CAN_FILTERSCALE_32BIT; //过滤器位宽：32位
FilterConfig.FilterIdHigh = (CanFilterListEXID0<<3)>>16; //ID
FilterConfig.FilterIdLow = (CanFilterListEXID0<<3)|(CanFilterListIDE0<<2)|(CanFilterListRTR0<<1);
FilterConfig.FilterMaskIdHigh = CanFilterListSTID1<<5; //MASK
FilterConfig.FilterMaskIdLow = (CanFilterListIDE1<<2)|(CanFilterListRTR1<<1);
FilterConfig.FilterFIFOAssignment = CAN_RX_FIFO0; //过滤器0关联到FIFO0
FilterConfig.FilterActivation = ENABLE; //激活滤波器
FilterConfig.SlaveStartFilterBank = 14; //单CAN此参数无意义
//过滤器配置
if (HAL_CAN_ConfigFilter(&hcan1, &FilterConfig) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
}
实验结果如下：
掩码模式
由屏蔽码决定是否与验证CAN_ID哪几位做比较，只有与验证CAN_ID一致，才可以接收到。屏蔽码：0不验证，1验证。
掩码模式举例说明：
| 16进制 | 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 屏蔽码 | 0xFC | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 |
| 验证码 | 0x79 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 |
| 可通过数据 | 0x78,0x79,0x7A,0x7B | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | x | x |
屏蔽码是1的位，必须与验证码一致才可通过。
屏蔽码是0的位，0和1皆可通过。
1. 掩码模式----16位
在16位掩码模式下，只能接收处理 标准帧CAN_ID。
CAN_FxR1和CAN_FxR2寄存器一共有64位，可以存放2个16位验证码和2个16位屏蔽码。
具体如下图所示：
过滤器配置具体说明如下：
| 位 | 15 | 14 | 13 | 12 | 11 | 10 | 9 | 8 | 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 映射 | STID[10:0] | RTR | IDE | EXID[17:15]] | ||||||||||||
| 说明 | 11位标准帧CAN_ID | 帧类型: 0 数据帧 1 远程帧 |
标识符类型: 0 标准帧 1 扩展帧 |
无用数据 置0即可 |
||||||||||||
| 举例 | 屏蔽码0：0x7FC | 1 | 0 | 0 | ||||||||||||
| 验证码0：0x201 | 0 | 0 | 0 | |||||||||||||
| 可接收帧：0x200,0x201,0x202,0x203 只可接收数据帧 |
||||||||||||||||
| 屏蔽码1：0x7CF | 0 | 0 | 0 | |||||||||||||
| 验证码1：0x301 | 0 | 0 | 0 | |||||||||||||
| 可接收帧：0x301,0x311,0x321,0x331 可接收数据帧和远程帧 |
||||||||||||||||
因为在16位列表模式下，只能接收处理 标准帧CAN_ID，所以IDE位都置0。
具体代码如下：
void CAN1_Filter_Bank(void)//过滤器
{
uint16_t CanFilterMaskSTID0 = 0x7FC;//屏蔽码：0不验证，1验证
uint8_t CanFilterMaskRTR0 = 0x01;//屏蔽码：0不验证，1验证
uint16_t CanFilterSTID0 = 0x201;
uint8_t CanFilterRTR0 = 0x00;//帧类型：0x00数据帧,0x01远程帧
uint16_t CanFilterMaskSTID1 = 0x7CF;//屏蔽码：0不验证，1验证
uint8_t CanFilterMaskRTR1 = 0x00;//屏蔽码：0不验证，1验证
uint16_t CanFilterSTID1 = 0x301;
uint8_t CanFilterRTR1 = 0x00;//帧类型：0x00数据帧,0x01远程帧
CAN_FilterTypeDef FilterConfig;
/*配置CAN过滤器*/
FilterConfig.FilterBank = 0; //过滤器组号
FilterConfig.FilterMode = CAN_FILTERMODE_IDMASK; //过滤模式：掩码模式--CAN_FILTERMODE_IDMASK
FilterConfig.FilterScale = CAN_FILTERSCALE_16BIT; //过滤器位宽：16位
FilterConfig.FilterIdHigh = (CanFilterSTID0<<5)|(CanFilterRTR0<<4); //ID
FilterConfig.FilterIdLow = (CanFilterSTID1<<5)|(CanFilterRTR1<<4);
FilterConfig.FilterMaskIdHigh = (CanFilterMaskSTID0<<5)|(CanFilterMaskRTR0<<4); //MASK
FilterConfig.FilterMaskIdLow = (CanFilterMaskSTID1<<5)|(CanFilterMaskRTR1<<4);
FilterConfig.FilterFIFOAssignment = CAN_RX_FIFO0; //过滤器0关联到FIFO0
FilterConfig.FilterActivation = ENABLE; //激活滤波器
FilterConfig.SlaveStartFilterBank = 14; //单CAN此参数无意义
//过滤器配置
if (HAL_CAN_ConfigFilter(&hcan1, &FilterConfig) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
}
实验结果1如下：
可接收帧：0x200,0x201,0x202,0x203，只可接收数据帧。
实验结果2如下：
可接收帧：0x301,0x311,0x321,0x331，可接收数据帧和远程帧。
2. 掩码模式----32位
在32位列表模式下，可以接收处理 标准帧CAN_ID和 扩展帧CAN_ID。
CAN_FxR1和CAN_FxR2寄存器一共有64位，可以存放1个32位验证码和1个32位屏蔽码。
具体如下图所示：
过滤器配置具体说明如下：
| 位 | 31 ~ 21 | 20 ~3 | 2 | 1 | 0 |
|---|---|---|---|---|---|
| 映射 | STID[10:0] | EXID[17:0] | IDE | RTR | 0 |
| 说明 | 29位扩展帧CAN_ID | 标识符类型: 0 标准帧 1 扩展帧 |
帧类型: 0 数据帧 1 远程帧 |
0 | |
| 11位标准帧CAN_ID | 0 | ||||
| 举例 | 屏蔽码：0x1FFFFFFC | 1 | 1 | 0 | |
| 验证码：0x1B030F01 | 1 | 0 | 0 | ||
| 可接收帧：0x1B030F00,0x1B030F01,0x1B030F02,0x1B030F03 只可接收数据帧扩展帧 |
|||||
具体代码如下：
void CAN1_Filter_Bank(void)//过滤器
{
uint32_t CanFilterMaskEXID = 0x1FFFFFFC;//屏蔽码：0不验证，1验证
uint8_t CanFilterMaskIDE = 0x01;//屏蔽码：0不验证，1验证
uint8_t CanFilterMaskRTR = 0x01;//屏蔽码：0不验证，1验证
uint32_t CanFilterEXID = 0x1B030F01;
uint8_t CanFilterIDE= 0x01; //帧类型：0x00标准帧,0x01扩展帧
uint8_t CanFilterRTR= 0x00; //帧类型：0x00数据帧,0x01远程帧
CAN_FilterTypeDef FilterConfig;
/*配置CAN过滤器*/
FilterConfig.FilterBank = 0; //过滤器组号
FilterConfig.FilterMode = CAN_FILTERMODE_IDMASK; //过滤模式：掩码模式--CAN_FILTERMODE_IDMASK
FilterConfig.FilterScale = CAN_FILTERSCALE_32BIT; //过滤器位宽：32位
FilterConfig.FilterIdHigh = (CanFilterEXID<<3)>>16; //ID
FilterConfig.FilterIdLow = (CanFilterEXID<<3)|(CanFilterIDE<<2)|(CanFilterRTR<<1);
FilterConfig.FilterMaskIdHigh = (CanFilterMaskEXID<<3)>>16; //MASK
FilterConfig.FilterMaskIdLow = (CanFilterMaskEXID<<3)|(CanFilterMaskIDE<<2)|(CanFilterMaskRTR<<1);
FilterConfig.FilterFIFOAssignment = CAN_RX_FIFO0; //过滤器0关联到FIFO0
FilterConfig.FilterActivation = ENABLE; //激活滤波器
FilterConfig.SlaveStartFilterBank = 14; //单CAN此参数无意义
//过滤器配置
if (HAL_CAN_ConfigFilter(&hcan1, &FilterConfig) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
实验结果如下：
可接收帧：0x1B030F00,0x1B030F01,0x1B030F02,0x1B030F03，只可接收数据帧扩展帧。