基于STM32的CAN总线通信学习笔记

本文主要简单介绍CAN总线的相关概念，以及通信协议等知识，和使用STM32自带的bxCAN外设进行CAN总线编程实验，以及编程心得。

概念：CAN是控制器局域网络(Controller Area Network, CAN)的简称，是由以研发和生产汽车电子产品著称的德国BOSCH公司开发的，并最终成为国际标准（ISO 11898），是国际上应用最广泛的现场总线之一。

—-源于百科
http://baike.baidu.com/link?url=yFY-S4Nsmiiacm3VTFN7P_q59sdPua0fJ8f9lKzyOeJz_1_smgqLJKoPXHtlYqZ0u9Zl2N5-bykZUs5N3EXAcNJvnQGyErZOYU9tOplfSC7

因此，其在分布式控制中有很大用途，尤其在局域网络。

特点

多主控制

柔软性

速度快，距离远（最快1Mbps 可达10KM，当1Mbps时小于40m，速度越高，距离越远）

检测错误

故障封闭

连接节点多，可分布式控制

总线电平

采用差分信号通信，由CAN_H和CAN_L组成，电平分显性电平和隐形电平。

1显性电平：CAN_H-CAN_L=2V左右，对应逻辑0。

2隐性电平：CAN_H-CAN_L=0V左右（看不见差别，故认为隐性），对应逻辑1。

通信协议

1. 常用的帧类型：数据帧，遥控帧，过载帧，间隔帧。（数据帧和遥控帧常用，重点介绍数据帧的通信协议）

2. 数据帧：

数据帧协议格式需了解清楚下面这张图：

数据帧主要分两种格式：标准格式和扩展格式。区别在于，扩展格式比标准格式多18位的ID（ID见下讲解），但实现的效果一样。

每个段的解释见下：（加粗的段为重点了解的段）

1）帧起始段：产生一个位的显性电平，表示该帧开始。

2）仲裁段（ID段）：ID的设置是为了区分数据帧的优先级，优先级越高的数据帧，会被优先接收处理。判断优先级的高低通过识别：从ID的最高位（MSB）开始判断，若连续出现显性电平（逻辑0）个数最多的，优先级越高。

3）控制段：表数据帧里数据段的字节数

4）数据段：用户需要发送的数据内容，可一次性发送0–8个字节的数据。（每个数据占用一个字节）

5）CRC段：检查帧传输错误。（检查范围：起始端，仲裁段，控制段，数据段）

6）ACK段：确认并响应是否正常接收

7）帧结束：由7个隐形位（逻辑1）组成,因此ID仲裁断禁止出现1111111****形式的格式。

3. 遥控帧：请求指定ID发送数据，跟数据帧格式相比少一个数据段。

位时序（波特率的设置）

波特率大和位时间有关，为位时间的倒数关系。

一个位分为4段：同步段，传播时间段，相位缓冲段1，相位缓冲段2。每个段都是Tq的整数倍，通过设定每个段的Tq数可计算出：波特率=1/(n*Tq）。（可以不用详细了解每个段，但需知道与波特率的关系）

STM32提供很好bxCAN外设，专门用于CAN总线编程。提供的很多的封装函数，提供了极大的便利，编程上大大减少时间，并易于理解。一般的103系列都有带有一个bxCAN外设，互联型的有2个bxCAN外设。

特点

由CAN_TX和CAN_RX两条收发线组成，外电路可通过芯片JT1050的CAN收发芯片，转换成CAN_H和CAN_L。

bxCAN模式选择（加粗部分为最常见的）

工作模式：初始化模式，正常模式，睡眠模式

测试模式：静默模式，环回模式，环回静默模式。

静默模式：只接不发。

环回模式：不接收，但发的同时，不仅发给外设备还自发自接。

环回静默模式：不接收，只能自发自接。

调试模式。

bxCAN的ID筛选器（关键）

使用筛选器，可以筛选出想要接收的指定ID数据，屏蔽不想要的数据，通过设置还筛选器，接收到的信息ID符合筛选器要求，那么消息将会被接收。一般STM32有14个筛选器，互联型有28个筛选器。

筛选器的两种工作模式：

1.屏蔽模式：即掩码模式，通过设置寄存器：CAN_FxR1和CAN_FxR2（x指使用x号筛选器）。CAN_FxR1配置为期望收到的ID，CAN_FxR2为可选择屏蔽不检查不关心的ID位，即设置掩码ID(0表不关心此位，1表关心此位)。

eg，举例(使用筛选器0)：若CAN_F0R1=0xFFFF0000，CAN_F0R2=0xFF00FF00,表示最好期望能收到ID为0xFFFF0000的数据，但是设置了CAN_F0R2=0xFF00FF00，因此只关心[31：24][15：8]位的ID ,其他位不关心，因此只要传进来的ID为0xFFxx00xx，都可以接收。

2.列表模式：

列表模式没有设置掩码ID功能，因此CAN_F0R2充当CAN_F0R1使用，只要接受的ID符合CAN_F0R1或者CAN_F0R2都可以。

bxCAN的发送和接收

1. 发送：bxCAN有3个发送邮箱，进行消息的发送。

2. 接收：bxCAN有两个FIFO，每个FIFO有3个邮箱，通过设置哪个FIFO进行消息接收，当有消息时会分别依次存进每个邮箱，若邮箱的消息没有及时读出，会出现溢出。

bxCAN的位时序（波特率设置）

上面的CAN概念简单的介绍了波特率的设置，bxCAN将传播时间段和相位缓冲时间段合并成一个段，因此只有3个段的位时间：tsjw，tb1，tb2。

另外波特率还跟bxCAN外设的时钟总线频率(fAPB1)以及分频系数（brp）有关。波特率公式：Fpclk1/((tsjw+tbs1+tbs2)*brp)

eg，举例:一般地，bxCAN外设的时钟总线频率fAPB1=36Mhz（F4系列为42M）。设置tsjw=1，tb1=7，tb2=8，brp=5。
则：波特率=Fpclk1/((tsjw+tbs1+tbs2)*brp) = 36M/(1+7+8)*5 = 450Kbps

bxCAN初始化流程

引脚配置以及使能时钟（APB1），其中CAN_RX引脚为上拉输入，CAN_TX为复用输出。

设置bxCAN模式（见上有讲解）。

设置波特率（tsjw，tb1，tb2，brp）

设置滤波器。

bxCAN设置滤波器流程

选择筛选器组号。

使用哪个FIFO(FIFO0或FIFO1)关联到筛选器号（即用哪个FIFO进行接收消息

设置筛选器模式以及需要筛选的ID

bxCAN发送流程

选用哪种帧类型（一般可选：标准数据帧，扩展数据帧，遥控帧）

设置标准帧（StdId），扩展帧（ExtId）的ID，以及需要一次性发送的数据长度（字节数）

将要发送的数据赋值给结构体成员（最多只能赋值8个字节的数据，每个数据1字节），并发送。

bxCAN接收流程

等待有消息到达。

将接收的消息（消息为结构体类型）存于指定FIFO（有2个FIFO，每个FIFO下有3个邮箱）。

把消息的数据提出。

将FIFO里的消息释放，避免堆积。

程序例程

实验内容：采用环回模式，过滤器采用掩码模式，进行扩展数据帧的bxCAN自发自接，并将接收的数据发送的电脑上位机显示。（程序只粘贴主要的内容）

intmain(void){uint8_tData[8]="AJU8iK9a";//要发送的数据，一次不能超过8字节CanRxMsgRecieveMess;//注意！不能定义为指针形否则会卡死在CAN接收函数！charRecievedata1[8]={0};char*Recievedata=Recievedata1;ALL_init();//时钟，GPIO，串口，延时初始化（不粘贴）//can1环回模式（即发送数据同时还能给自己发，用于测试）450Kbps波特率CANInit(CAN1,CAN_Mode_LoopBack,CAN_SJW_1tq,CAN_BS1_7tq,CAN_BS2_8tq,5);printf("下面是CAN自测试（环回模式）rn");while(1){if(CAN_TX_data(Data,sizeof(Data)/sizeof(uint8_t)))//注意长度获取不能在形参内去获取，否则出错{printf("发送成功rn");if(CAN_RX_data(RecieveMess,(u8*)Recievedata)){printf("接收到数据:%srn",Recievedata);}else{printf("接收不到rn");}}else{printf("发送失败rn");}delay_ms(100);}}1234567891011121314151617181920212223242526272829303132333435363738394041

/*函数描述：can初始化配置（包括对时钟和IO配置）参数：CANxCAN模式（环回模式和正常模式）波特率有关的参数(tsjw,tbs1,tbs2,brp)返回：初始化成功返回1，否则0流程：1：CAN初始化（环回模式和正常模式）2：过滤器初始化（掩码模式和列表模式）CAN波特率计算方法：CAN1位于APB1线上，时钟36M波特率=Fpclk1/((tsjw+tbs1+tbs2)*brp)=36M/(1+7+8)*5=450Kbps;*/charCANInit(CAN_TypeDef*CANx,u8CAN_Mode_xyz,u8tsjw,u8tbs1,u8tbs2,u8brp){charStateFlag=0;CAN_InitTypeDefCAN_InitStruct;CAN_FilterInitTypeDefCAN_FilterInitStruct;//时钟和复用IO口配置if(CANx==CAN1){RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_CAN1,ENABLE);GPIOInit(GPIOA,GPIO_Pin_11,GPIO_Mode_IPU,1);//can_RXGPIO_Mode_IN_FLOATINGGPIOInit(GPIOA,GPIO_Pin_12,GPIO_Mode_AF_PP,2);//can_TX}if(CANx==CAN2){RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_CAN2,ENABLE);GPIOInit(GPIOB,GPIO_Pin_12,GPIO_Mode_IN_FLOATING,1);//can_RXGPIOInit(GPIOB,GPIO_Pin_13,GPIO_Mode_AF_PP,1);//can_TX}CAN_DeInit(CANx);///////////////CAN参数初始化///////////////CAN_InitStruct.CAN_ABOM=DISABLE;CAN_InitStruct.CAN_AWUM=DISABLE;CAN_InitStruct.CAN_Mode=CAN_Mode_xyz;//can模式CAN_Mode_LoopBack;//CAN_Mode_NormalCAN_InitStruct.CAN_NART=DISABLE;CAN_InitStruct.CAN_RFLM=DISABLE;CAN_InitStruct.CAN_TTCM=DISABLE;CAN_InitStruct.CAN_TXFP=DISABLE;CAN_InitStruct.CAN_Prescaler=brp;//分频CAN_InitStruct.CAN_SJW=tsjw;//CAN_SJW_1tq;//同步时间TqCAN_InitStruct.CAN_BS1=tbs1;//CAN_BS1_1tq;CAN_InitStruct.CAN_BS2=tbs2;//CAN_BS2_4tq;StateFlag=CAN_Init(CANx,&CAN_InitStruct);//初始化成功返回1///////////过滤器初始化（掩码模式）////////////CAN_FilterInitStruct.CAN_FilterActivation=ENABLE;//使能过滤器CAN_FilterInitStruct.CAN_FilterNumber=0;//过滤器号，可选0--13（F103）CAN_FilterInitStruct.CAN_FilterFIFOAssignment=CAN_FilterFIFO0;//使用FIFO0，过滤器0关联到FIFO0（可选FIFO0和FIFO1）//能通过的标准ID号CAN_FilterInitStruct.CAN_FilterIdHigh=0xABCDEF98>>16;//0xABC<<4;//;//标准ID不能为：1111111xxxx类型CAN_FilterInitStruct.CAN_FilterIdLow=0xABCDEF98&0x0000FFF8;//0x00;//接收的ID号需要严格检测的位，该位不符合标准ID号相应的位，则不让通过CAN_FilterInitStruct.CAN_FilterMaskIdHigh=0xFFFF;//0x0000;//0表此位不关心CAN_FilterInitStruct.CAN_FilterMaskIdLow=0xFFF8&0xFFF8;//扩展帧下，掩码模式只能关心前29位，后3位不能关心CAN_FilterInitStruct.CAN_FilterMode=CAN_FilterMode_IdMask;//过滤器为掩码模式//CAN_FilterMode_IdList为列表模式;CAN_FilterInitStruct.CAN_FilterScale=CAN_FilterScale_32bit;//过滤器为32位CAN_FilterInit(&CAN_FilterInitStruct);returnStateFlag;}12345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940414243444546474849505152535455565758596061626364656667686970717273747576777879808182

/*函数描述：can数据发送参数：发送的数据返回：发送成功返回1说明：发送数据得配置发送数据的参数，将数据和相关参数写入结构体再发送发送参数配置流程：1：选择帧类型（标准数据帧，扩展数据帧，遥控帧）（标准帧ID11位扩展帧ID29位遥控帧：只有ID无数据，请求指定ID发数据）2：写入ID3：写入数据（帧数据总长度64位，可最多一次性写入8个数据，每个数据只占1字节）4：通过结构体把数据及ID参数发出去，并自动返回发出的邮箱号（发送邮箱一共有3个）5：等待发送成功*/charCAN_TX_data(u8*TXdata,u8DataLen){inti=0;u8mailbox;CanTxMsgTxMessage;uint8_tTXdata1[8]={0};//设置为标准数据帧（还有扩展数据帧遥控帧）TxMessage.RTR=CAN_RTR_Data;//数据帧TxMessage.IDE=CAN_Id_Extended;//CAN_Id_Standard//CAN_Id_Standard;//使用标准帧idTxMessage.StdId=0xABC>>1;//0x12;//标准帧IDTxMessage.ExtId=0xABCDEF98>>3;//0x12;//扩展帧IDTxMessage.DLC=DataLen;//sizeof(TXdata)/sizeof(uint8_t);//需要一次性发送的数据个数（不超过8个）for(i=0;i
/*函数描述：can数据接收参数：接收的数据和参数的结构体接收的数据部分返回：接收成功返回1说明：接收数据存于结构体中，应对结构体进行解析读取。接收流程：1：等待有消息到达2:将接收的消息（消息为结构体类型）存于指定FIFO（有2个FIFO，每个FIFO下有3个邮箱）3:把消息的数据提出4：将FIFO里的消息释放，避免堆积。注意：函数定义形参：CanRxMsgRecieveData;应该为非指针形。否则会出现多一个字符的乱码现象。*/charCAN_RX_data(CanRxMsgRecieveData,uint8_t*RXdata){//CanRxMsgRecieveData1;inti=0xfff;if(!CAN_MessagePending(CAN1,CAN_FIFO0))//注意：CAN_FIFO0，不是CAN_FilterFIFO0{return0;//没有数据接收，返回0}CAN_Receive(CAN1,CAN_FIFO0,&RecieveData);//接收FIOFO_0下的邮箱（CAN1有两个FIFO，每个FIFO有3级邮箱）//把这次接收所有数据都提取并存起来for(i=0;i