陈庙红_STM32_CAN

STM32_CAN控制器

STM32 CAN

控制器局域网络CAN是由德国研发的BOSCh公司开发的，现已成为国际标准。

CAN协议简介

1.物理层

CAN具有CAN_High和CAN_Low两条信号线，CAN是以差分信号线的形式进行通信 
CAN规定的数据帧的种类及作用 
数据帧：用于发送单元向接收单元传送数据帧 
遥控帧：用于接收单元向具有相同的ID的发送单元请求数据的帧 
错误帧：用于当检测出错误时向其他单元通知错误的帧 
过载帧：用于接收单元通知其商未做好接收准备的帧 
帧间隔：用于将数据帧及遥控帧与前面的帧分离开来的帧

2.数据帧的结构

数据帧是CAN通信中最重要、最复杂的报文 
数据帧以一个显性位（逻辑0）开始，以一个7个连续显性位（逻辑1）结束，在他们之间分为仲裁段，控制端，数据段，CRC段和ACK段。 
(1)仲裁段的主要内容本数据帧的ID信息，分为标准格式和扩展格式。标准为11位，扩展为29位。ID决定了数据帧发送的优先级，决定是否接受数据帧。 
（2）控制段中的r1和r0为保留位，默认位置为显性，最主要的为DLC段由4位组成，MSB先行，DLC段表示的数字为0~8 
(3)数据段为数据帧的核心内容，它由0~8个字节组成，MSB先行。 
（4）CRC段 为保证报文的正确传输，CAN的报文包含了一段15位的CRC检验码，若检验出错则反馈出错次那次或者重新发送，在CRC检验码之后，有一个CRC界定符，它为隐形，把CRC校验码与后面的ACk段隔开。 
（5）ACK段 ACK段包括一个ACk槽位和ACk界定符，在ACK槽位中，发送端发送的为隐形位，接收段在这一位中性发送，在ACK界定槽和帧结束之间由ACK界定符隔开。 
（6）帧结束段 
由发送段发送7个隐形位表示结束。

同步

CAN协议把一位的时序分解成如图的SS段，PTS段，PBS1段和PBS2段，这四段的长度加起来为一个CAN数据的吃那个度 
SS段为同步段，PTS为传播时间段，PBS1段为相位缓冲段，PBS2段为另一个相位缓冲段，

同步过程分析

CAN的同步分为硬同步和重新同步，硬同步时只是在有帧起始信号的时候起作用，无法确保后续连续，引入重新同步的方式在检测到 
总线上的时序与节点使用的时序有相位差时（即总线上的跳变沿不在节点时序的SS 段范 
围），通过延长PBS1 段或缩短PBS2 段来获得同步，这样的方式称为重新同步。

STM32的CAN特性及架构

CAN特性

STM32中都具有bxCAN控制器，支持CAN的2.0A和2.0B协议

CAN架构

Tx Mailboxes(发送邮箱)，Accepttance Filters( 接收过滤器)，Receive FIFO( 接收FIFO )

双CAN通信实验分析

1.主机在主机中，首先调用用户函数USART1_Config() 和CAN_Config() 初始化串口及配置

CAN 接口。接着调用用户函数CAN_SetMsg() 把我们要发送的数据打包成报文并利用 
printf() 输出这个报文的ID 及数据信息。生成报文后，调用库函数CAN_Transmit() 把这个 
报文广播到CAN 网络上。发送完毕后进入等待状态，轮询标志变量flag 直到它变为0（这 
个变量在本CAN 接口收到数据时在中断服务函数被赋值为0），本CAN 接收器接到数据 
后，把接收到的报文信息打印到终端上。 
CAN的GPIO复用配置 
把PB8 配置成上拉输入、PB9 配置成复用推挽输出。敏感的读者会发现，PB8 及PB9 的默认复用功能是定时器TIM 或SDIO，GPIO 的重映射功能才是用作CAN 接口。 
当我们使用GPIO 的重映射功能时，调用GPIO 重映射库函数GPIO_PinRemapConfig()开启此功能（代码的第17 行），并开启AFIO 时钟（代码的第13 行） 
调用的GPIO_PinRemapConfi g() 函数中我们使用的参数为 
GPIO_Remap1_CAN1，这个参数正是选择把CAN 信号映射到PB8、PB9 的GPIO 引脚 
上。 
GPIO_PinRemapConfig()的库函数

2.NVIC配置

使用了CAN接收中断，因而需要配置中断向量 
本实验中的主要为NVIC 的通道配置区别。本 
NVIC_IRQChannel 被赋值为USB_LP_CAN1_RX0_IRQn，即CAN 的RX0 中断。这个中断号USB_LP_CAN1_RX0_IRQn 可以从启动文件startup_stm32f10x_hd.s中的中断向量列表中查找到 
CAN的中断有发送中断、接收FIFO中断和错误中断构成，发送中断由三个发送邮箱任意一个为空的事件构成。接收FIFO 中断分为FIFO0 和FIFO1 的中断，接收FIFO 收到新的报文或报文溢出的事件可以引起中断。

3.CAN模式配置

1.CAN_TTCM：本成员用于配置CAN的时间触发通信模式 
2.CAN_ABOM：当CAN检测到发送错误（TEC）或者接受错误（REC）超过一定时间时，会自动进入离线状态。 
3.CNA_AWUM:本成员选择是否开启自动唤醒功能（automatic wakeupmode）。若使能了自动唤醒功能，并且CAN处于睡眠模式，检测到CAN总线活动时会自动进入正常模式，以便收发数据。 
4.CAN_NART:本成员用于选择是否禁止报文自动重传。 
5.CAN_RFLM：本成员用于选择是否禁止报文自动重传。 
6.CAN_TXFP:本成员用于选择CAN报文发送优先级判定方法 
7.CAN_Mode：本成员用于选择CAN处于工作模式状态还是测试模式状态。分别是一个正常工作模式（CAN_Mode_Normal），以及静默模式（ CAN_Mode_Silent ） 、回环模式（ CAN_Mode_LoopBack ） 和静默回环模式 
（CAN_Mode_Silent_LoopBack）三个测试模式。 
8.CAN——SJW，CAN——BS1，CAN_BS2及CAN_Prescaler:这几个成员用来配置CAN通信的位时序。

4.CAN过滤器配置

我们还要对CAN 的过滤器进行配置，使接 
收FIFO 只接收特定的报文。所谓的过滤就是CAN 接口根据收到报文的ID，选择是否把 
该报文保存到接收FIFO中 
1.CAN_FilterNumber:本成员用于选择要配置的过滤器组，可以选择0到13，本实验选择过滤组0； 
2.CAN_FilterMode:本成员用于配置过滤器的工作模式（CAN_FilterMode_IdList）和标识符屏蔽模式（CAN_FilterMode_IdMask） 
3.CAN_FilterScale:本成员用于配置过滤器的长度，可设置为16位（CAN_FilterScale_16bit ）和32 位（CAN_FilterScale_32bit ）。 
4.CAN_FilterIdHigh和CAN_FilterIdLow：这两个过滤器的第一个标识符寄存器的搞16为何低16位。 
其标准ID部分（11 位）为0x000，其扩展部分（18 位）ID 为0x01314。 
IDE 位为隐性位（宏CAN_ID_EXT ：（uint32_t）0x00000004 ）并且报文为数据帧，即RTR 位为显性位（宏CAN_RTR_DATA ：（uint32_t）0x00000000）。 
6.CAN_FilterFIFOAssignment 本成员用于设置过滤器与接收FIFO 的关联，即过滤 
成功后报文的存储位置， 可配置为FIFIO0 （ CAN_Filter_FIFO0 ） 和FIFO1 
（CAN_Filter_FIFO1 ）两个接收位置。本实验设置存储位置为FIFO0 
7.CAN_FilterActivation 本成员用于使能或关闭过滤器，默认为关闭。因而使用过 
滤器时，我们要向它赋值ENABLE。对过滤器成员参数赋值完毕后我们调用库函数 
CAN_FilterInit() 将它们写入寄存器。在本实验中由于我们使用中断来读取FIFO 数据，所 
以在函数CAN_Filter_Confi g() 的最后我们调用库函数CAN_ITConfi g() 来开启FIFO0 消息 
挂号中断使能（CAN_IT_FMP0），在CAN 接口的FIFO0 收到报文时，我们在中断服务函 
数中从FIFO0 读数据到内存

总结一下STM32 的CAN 通信配置。

1）初始化CAN 的GPIO。 
2）配置好CAN 的工作模式，主要是对CAN 的位时序的配置。 
3）若需要过滤报文，要设置CAN 的过滤器，根据需求选用标识符列表或标识符屏蔽 
模式。 
4）在发送报文前需要先对报文打包。