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學習CAN通信協議(下)--實例講解

832065824 ? 來源:汽車電子嵌入式 ? 2023-10-12 17:17 ? 次閱讀

前一篇介紹了CAN通信協議的理論知識:學習CAN通信協議(上)--理論。本篇文章結合實際CAN控制器繼續介紹協議相關的內容,還有示例講解。

好了,繼續吧!

二. STM32 CAN 控制器介紹

STM32 的芯片中具有 bxCAN 控制器 (Basic Extended CAN),它支持 CAN 協議 2.0A 和 2.0B 標準。該 CAN 控制器支持最高的通訊速率為 1Mb/s;可以自動地接收和發送 CAN 報文,支持使用標準ID 和擴展 ID 的報文;外設中具有 3 個發送郵箱,發送報文的優先級可以使用軟件控制,還可以記錄發送的時間;具有 2 個 3 級深度的接收 FIFO,可使用過濾功能只接收或不接收某些 ID 號的報文;可配置成自動重發;不支持使用 DMA 進行數據收發。框架示意圖如下:f0806fcc-68d6-11ee-939d-92fbcf53809c.pngSTM32 的有兩組 CAN 控制器,其中 CAN1 是主設備,框圖中的“存儲訪問控制器”是由 CAN1控制的,CAN2 無法直接訪問存儲區域,所以使用 CAN2 的時候必須使能 CAN1 外設的時鐘。框圖中主要包含 CAN 控制內核、發送郵箱、接收 FIFO 以及驗收篩選器,下面對框圖中的各個部分進行介紹。

2.1 CAN 控制內核

框圖中標號處的 CAN 控制內核包含了各種控制寄存器及狀態寄存器,我們主要講解其中的主控制寄存器 CAN_MCR 及位時序寄存器 CAN_BTR。

2.1.1 主控制寄存器 CAN_MCR

主控制寄存器 CAN_MCR 負責管理 CAN 的工作模式,它使用以下寄存器位實現控制。f0a25682-68d6-11ee-939d-92fbcf53809c.png(1) DBF 調試凍結功能

DBF(Debug freeze) 調試凍結,使用它可設置 CAN 處于工作狀態或禁止收發的狀態,禁止收發時仍可訪問接收 FIFO 中的數據。這兩種狀態是當 STM32 芯片處于程序調試模式時才使用的,平時使用并不影響。

(2) TTCM 時間觸發模式

TTCM(Time triggered communication mode) 時間觸發模式,它用于配置 CAN 的時間觸發通信模式,在此模式下,CAN 使用它內部定時器產生時間戳,并把它保存在CAN_RDTxR、CAN_TDTxR 寄存器中。內部定時器在每個 CAN 位時間累加,在接收和發送的幀起始位被采樣,并生成時間戳。利用它可以實現 ISO 11898-4 CAN 標準的分時同步通信功能。

(3) ABOM 自動離線管理

ABOM (Automatic bus-off management) 自動離線管理,它用于設置是否使用自動離線管理功能。當節點檢測到它發送錯誤或接收錯誤超過一定值時,會自動進入離線狀態,在離線狀態中, CAN 不能接收或發送報文。處于離線狀態的時候,可以軟件控制恢復或者直接使用這個自動離線管理功能,它會在適當的時候自動恢復。

(4) AWUM 自動喚醒

AWUM (Automatic bus-off management),自動喚醒功能,CAN 外設可以使用軟件進入低功耗的睡眠模式,如果使能了這個自動喚醒功能,當 CAN 檢測到總線活動的時候,會自動喚醒。

(5) NART 自動重傳

NART(No automatic retransmission) 報文自動重傳功能,設置這個功能后,當報文發送失敗時會自動重傳至成功為止。若不使用這個功能,無論發送結果如何,消息只發送一次。

(6) RFLM 鎖定模式

RFLM(Receive FIFO locked mode)FIFO 鎖定模式,該功能用于鎖定接收 FIFO 。鎖定后,當接收 FIFO 溢出時,會丟棄下一個接收的報文。若不鎖定,則下一個接收到的報文會覆蓋原報文。

(7) TXFP 報文發送優先級的判定方法

TXFP(Transmit FIFO priority) 報文發送優先級的判定方法,當 CAN 外設的發送郵箱中有多個待發送報文時,本功能可以控制它是根據報文的 ID 優先級還是報文存進郵箱的順序來發送。

2.1.2 位時序寄存器 (CAN_BTR) 及波特率

f0b63a08-68d6-11ee-939d-92fbcf53809c.pngCAN 外設中的位時序寄存器 CAN_BTR 用于配置測試模式、波特率以及各種位內的段參數
2.1.2.1 模式

位31 SILM:靜默模式(調試)(Silent mode (debug))

0:正常工作

1:靜默模式

位30 LBKM:環回模式(調試)(Loop back mode (debug))

0:禁止環回模式1:使能環回模式為方便調試,STM32 的 CAN 提供了測試模式,配置位時序寄存器 CAN_BTR 的 SILM 及 LBKM寄存器位可以控制使用正常模式、靜默模式、回環模式及靜默回環模式,見圖。f0c20cca-68d6-11ee-939d-92fbcf53809c.png

各個工作模式介紹如下:

? 正常模式

正常模式下就是一個正常的 CAN 節點,可以向總線發送數據和接收數據。

? 靜默模式

靜默模式下,它自己的輸出端的邏輯 0 數據會直接傳輸到它自己的輸入端,邏輯 1 可以被發送到總線,所以它不能向總線發送顯性位 (邏輯 0),只能發送隱性位 (邏輯 1)。輸入端可以從總線接收內容。由于它只可發送的隱性位不會強制影響總線的狀態,所以把它稱為靜默模式。這種模式一般用于監測,它可以用于分析總線上的流量,但又不會因為發送顯性位而影響總線。

? 回環模式

回環模式下,它自己的輸出端的所有內容都直接傳輸到自己的輸入端,輸出端的內容同時也會被傳輸到總線上,即也可使用總線監測它的發送內容。輸入端只接收自己發送端的內容,不接收來自總線上的內容。使用回環模式可以進行自檢。

? 回環靜默模式

回環靜默模式是以上兩種模式的結合,自己的輸出端的所有內容都直接傳輸到自己的輸入端,并且不會向總線發送顯性位影響總線,不能通過總線監測它的發送內容。輸入端只接收自己發送端的內容,不接收來自總線上的內容。這種方式可以在“熱自檢”時使用,即自我檢查的時候,不會干擾總線。

以上說的各個模式,是不需要修改硬件接線的,例如,當輸出直接連輸入時,它是在 STM32 芯片內部連接的,傳輸路徑不經過 STM32 的 CAN_Tx/Rx 引腳,更不經過外部連接的 CAN 收發器,只有輸出數據到總線或從總線接收的情況下才會經過 CAN_Tx/Rx 引腳和收發器

2.1.2.2 位時序及波特率
STM32 外設定義的位時序與我們前面解釋的 CAN 標準時序有一點區別,見圖f0cef638-68d6-11ee-939d-92fbcf53809c.pngSTM32 的 CAN 外設位時序中只包含 3 段,分別是同步段 SYNC_SEG、位段 BS1 及位段 BS2,采樣點位于 BS1 及 BS2 段的交界處。其中 SYNC_SEG 段固定長度為 1Tq,而 BS1 及 BS2 段可以

在位時序寄存器 CAN_BTR 設置它們的時間長度,它們可以在重新同步期間增長或縮短,該長度SJW 也可在位時序寄存器中配置。

理解 STM32 的 CAN 外設的位時序時,可以把它的 BS1 段理解為是由前面介紹的 CAN 標準協議中 PTS 段與 PBS1 段合在一起的,而 BS2 段就相當于 PBS2 段。

了解位時序后,我們就可以配置波特率了。通過配置位時序寄存器 CAN_BTR 的 TS1[3:0] 及

TS2[2:0] 寄存器位設定 BS1 及 BS2 段的長度后,我們就可以確定每個 CAN 數據位的時間:

BS1 段時間:TS1=Tq x (TS1[3:0] + 1),

BS2 段時間:TS2= Tq x (TS2[2:0] + 1),

一個數據位的時間:T1bit =1Tq+TS1+TS2=1+ (TS1[3:0] + 1)+ (TS2[2:0] + 1)= N Tq

其中單個時間片的長度 Tq 與 CAN 外設的所掛載的時鐘總線及分頻器配置有關,CAN1 和 CAN2外設都是掛載在 APB1 總線上的,而位時序寄存器 CAN_BTR 中的 BRP[9:0] 寄存器位可以設置

CAN波特率=Fpclk1/((CAN_BS1+CAN_BS2+1)*CAN_Prescaler)

其中clk為42M!

f0dc44a0-68d6-11ee-939d-92fbcf53809c.pngf0e729a6-68d6-11ee-939d-92fbcf53809c.png推薦一個CAN波特率計算器f0f26834-68d6-11ee-939d-92fbcf53809c.png

2.2 CAN 發送郵箱

回到圖 中的 CAN 外設框圖,在標號處的是 CAN 外設的發送郵箱,它一共有 3 個發送郵箱,即最多可以緩存 3 個待發送的報文。每個發送郵箱中包含有標識符寄存器 CAN_TIxR、數據長度控制寄存器 CAN_TDTxR 及 2 個數據寄存器 CAN_TDLxR、CAN_TDHxR,它們的功能見表f10cfbae-68d6-11ee-939d-92fbcf53809c.png當我們要使用 CAN 外設發送報文時,把報文的各個段分解,按位置寫入到這些寄存器中,并對標識符寄存器 CAN_TIxR 中的發送請求寄存器位 TMIDxR_TXRQ 置 1,即可把數據發送出去。其中標識符寄存器 CAN_TIxR 中的 STDID 寄存器位比較特別。我們知道 CAN 的標準標識符的總位數為 11 位,而擴展標識符的總位數為 29 位的。當報文使用擴展標識符的時候,標識符寄存器 CAN_TIxR 中的 STDID[10:0] 等效于 EXTID[18:28] 位,它與 EXTID[17:0] 共同組成完整的 29位擴展標識符。

2.3 CAN 接收 FIFO

圖 中的 CAN 外設框圖,在標號處的是 CAN 外設的接收 FIFO,它一共有 2 個接收 FIFO,每個 FIFO 中有 3 個郵箱,即最多可以緩存 6 個接收到的報文。當接收到報文時,FIFO 的報文計數器會自增,而 STM32 內部讀取 FIFO 數據之后,報文計數器會自減,我們通過狀態寄存器可獲知報文計數器的值,而通過前面主控制寄存器的 RFLM 位,可設置鎖定模式,鎖定模式下 FIFO溢出時會丟棄新報文,非鎖定模式下 FIFO 溢出時新報文會覆蓋舊報文。

跟發送郵箱類似,每個接收 FIFO 中包含有標識符寄存器 CAN_RIxR、數據長度控制寄存器CAN_RDTxR 及 2 個數據寄存器 CAN_RDLxR、CAN_RDHxR,它們的功能見表。

f11f17bc-68d6-11ee-939d-92fbcf53809c.png

通過中斷或狀態寄存器知道接收 FIFO 有數據后,我們再讀取這些寄存器的值即可把接收到的報文加載到 STM32 的內存中

2.4 驗收篩選器

圖 中的 CAN 外設框圖,在標號處的是 CAN 外設的驗收篩選器,一共有 28 個篩選器組,每個篩選器組有 2 個寄存器,CAN1 和 CAN2 共用的篩選器的。

在 CAN 協議中,消息的標識符與節點地址無關,但與消息內容有關。因此,發送節點將報文廣播給所有接收器時,接收節點會根據報文標識符的值來確定軟件是否需要該消息,為了簡化軟件的工作,STM32 的 CAN 外設接收報文前會先使用驗收篩選器檢查,只接收需要的報文到 FIFO中。

篩選器工作的時候,可以調整篩選 ID 的長度及過濾模式。根據篩選 ID 長度來分類有有以下兩種:

(1) 檢查 STDID[10:0]、EXTID[17:0]、IDE 和 RTR 位,一共 31 位。

(2) 檢查 STDID[10:0]、RTR、IDE 和 EXTID[17:15],一共 16 位。

通過配置篩選尺度寄存器 CAN_FS1R 的 FSCx 位可以設置篩選器工作在哪個尺度。而根據過濾的方法分為以下兩種模式:

(1) 標識符列表模式,它把要接收報文的 ID 列成一個表,要求報文 ID 與列表中的某一個標識符完全相同才可以接收,可以理解為白名單管理。

(2) 掩碼模式,它把可接收報文 ID 的某幾位作為列表,這幾位被稱為掩碼,可以把它理解成關鍵字搜索,只要掩碼 (關鍵字) 相同,就符合要求,報文就會被保存到接收 FIFO。

通過配置篩選模式寄存器 CAN_FM1R 的 FBMx 位可以設置篩選器工作在哪個模式。不同的尺度和不同的過濾方法可使篩選器工作在圖 的 4 種狀態。f132e698-68d6-11ee-939d-92fbcf53809c.png

每組篩選器包含 2 個 32 位的寄存器,分別為 CAN_FxR1 和 CAN_FxR2,它們用來存儲要篩選的ID 或掩碼,各個寄存器位代表的意義與圖中兩個寄存器下面“映射”的一欄一致,各個模式的說明見表。

f14d724c-68d6-11ee-939d-92fbcf53809c.png

例如下面的表格所示,在掩碼模式時,第一個寄存器存儲要篩選的 ID,第二個寄存器存儲掩碼,掩碼為 1 的部分表示該位必須與 ID 中的內容一致,篩選的結果為表中第三行的 ID 值,它是一組包含多個的 ID 值,其中 x 表示該位可以為 1 可以為 0。

f1595314-68d6-11ee-939d-92fbcf53809c.png

而工作在標識符模式時,2 個寄存器存儲的都是要篩選的 ID,它只包含 2 個要篩選的 ID 值 (32位模式時)。

如果使能了篩選器,且報文的 ID 與所有篩選器的配置都不匹配,CAN 外設會丟棄該報文,不存入接收 FIFO。

2.5 整體控制邏輯

回到圖 結構框圖,圖中的標號處表示的是 CAN2 外設的結構,它與 CAN1 外設是一樣的,他們共用篩選器且由于存儲訪問控制器由 CAN1 控制,所以要使用 CAN2 的時候必須要使能CAN1 的時鐘。其中 STM32F103 系列芯片不具有 CAN2 控制器。

2.6 STM32 HAL庫代碼邏輯

2.6.1 初始化

注意:網絡上基本上用的很久的HAL庫,我們采用很新的1.25.2,最新的庫還是差異挺大的!

從 STM32 的 CAN 外設我們了解到它的功能非常多,控制涉及的寄存器也非常豐富,而使用STM32 HAL 庫提供的各種結構體及庫函數可以簡化這些控制過程。跟其它外設一樣,STM32

HAL 庫提供了 CAN 初始化結構體及初始化函數來控制 CAN 的工作方式,提供了收發報文使用的結構體及收發函數,還有配置控制篩選器模式及 ID 的結構體。這些內容都定義在庫文件“STM32F4xx_hal_can.h”及“STM32F4xx_hal_can.c”中,編程時我們可以結合這兩個文件內的注釋使用或參考庫幫助文檔。首先我們來學習初始化結構體的內容,見代碼清單 1。代碼清單 CAN 初始化結構


	

typedefstruct { uint32_tPrescaler;/*配置CAN外設的時鐘分頻,可設置為1-1024*/ uint32_tMode;/*配置CAN的工作模式,回環或正常模式*/ uint32_tSyncJumpWidth;/*配置SJW極限值*/ uint32_tTimeSeg1;/*配置BS1段長度*/ uint32_tTimeSeg2;/*配置BS2段長度*/ FunctionalStateTimeTriggeredMode;/*是否使能TTCM時間觸發功能*/ FunctionalStateAutoBusOff;/*是否使能ABOM自動離線管理功能*/ FunctionalStateAutoWakeUp;/*是否使能AWUM自動喚醒功能*/ FunctionalStateAutoRetransmission;/*是否使能NART自動重傳功能*/ FunctionalStateReceiveFifoLocked;/*是否使能RFLM鎖定FIFO功能*/ FunctionalStateTransmitFifoPriority;/*配置TXFP報文優先級的判定方法*/ }CAN_InitTypeDef;

體這些結構體成員說明如下,其中括號內的文字是對應參數在 STM32 HAL 庫中定義的宏

(1) Prescaler

本成員設置 CAN 外設的時鐘分頻,它可控制時間片 Tq 的時間長度,這里設置的值最終會減 1 后再寫入 BRP 寄存器位,即前面介紹的 Tq 計算公式:

Tq = (BRP[9:0]+1) x TPCLK

等效于:Tq = CAN_Prescaler x TPCLK

(2) Mode

本成員設置 CAN 的工作模式,可設置為正常模式 (CAN_MODE_NORMAL)、回環模式 (CAN_MODE_LOOPBACK)、靜默模式 (CAN_MODE_SILENT) 以及回環靜默模式(CAN_MODE_SILENT_LOOPBACK)。

(3) SyncJumpWidth

本成員可以配置 SJW 的極限長度,即 CAN 重新同步時單次可增加或縮短的最大長度,它可以被配置為 1-4Tq(CAN_SJW_1/2/3/4tq)。

(4) TimeSeg1

本成員用于設置 CAN 位時序中的 BS1 段的長度,它可以被配置為 1-16 個 Tq 長度(CAN_BS1_1/2/3…16tq)。

(5) TimeSeg2

本成員用于設置 CAN 位時序中的 BS2 段的長度,它可以被配置為 1-8 個 Tq 長度(CAN_BS2_1/2/3…8tq)。SYNC_SEG、 BS1 段及 BS2 段的長度加起來即一個數據位的長度,即前面介紹的原來

計算公式:T1bit =1Tq+TS1+TS2=1+ (TS1[3:0] + 1)+ (TS2[2:0] + 1)

等效于:T1bit= 1Tq+CAN_BS1+CAN_BS2

(6) TimeTriggeredMode

本成員用于設置是否使用時間觸發功能 (ENABLE/DISABLE),時間觸發功能在某些CAN 標準中會使用到。

(7) AutoBusOff

本成員用于設置是否使用自動離線管理 (ENABLE/DISABLE),使用自動離線管理可以在節點出錯離線后適時自動恢復,不需要軟件干預。

(8) AutoWakeUp

本成員用于設置是否使用自動喚醒功能 (ENABLE/DISABLE),使能自動喚醒功能后它會在監測到總線活動后自動喚醒。

(9)此處與AutoBusOff重復(筆誤)

本成員用于設置是否使用自動離線管理功能 (ENABLE/DISABLE),使用自動離線管理可以在出錯時離線后適時自動恢復,不需要軟件干預。

(10) AutoRetransmission

本成員用于設置是否使用自動重傳功能 (ENABLE/DISABLE),使用自動重傳功能時,會一直發送報文直到成功為止。

(11) ReceiveFifoLocked

本成員用于設置是否使用鎖定接收 FIFO(ENABLE/DISABLE),鎖定接收 FIFO 后,若FIFO 溢出時會丟棄新數據,否則在 FIFO 溢出時以新數據覆蓋舊數據。

(12) TransmitFifoPriority

本成員用于設置發送報文的優先級判定方法 (ENABLE/DISABLE),使能時,以報文存入發送郵箱的先后順序來發送,否則按照報文 ID 的優先級來發送。配置完這些結構體成員后,我們調用庫函數 HAL_CAN_Init 即可把這些參數寫入到 CAN 控制寄存器中,實現 CAN 的初始化

2.6.2 CAN 發送及接收結構體

在發送或接收報文時,需要往發送郵箱中寫入報文信息或從接收 FIFO 中讀取報文信息,利用STM32HAL 庫的發送及接收結構體可以方便地完成這樣的工作,它們的定義見代碼清單 。代碼清單 39?2 CAN 發送及接收結構體


	

typedefstruct { uint32_tStdId;/*存儲報文的標準標識符11位,0-0x7FF.*/ uint32_tExtId;/*存儲報文的擴展標識符29位,0-0x1FFFFFFF.*/ uint32_tIDE;/*存儲IDE擴展標志*/ uint32_tRTR;/*存儲RTR遠程幀標志*/ uint32_tDLC;/*存儲報文數據段的長度,0-8*/ FunctionalStateTransmitGlobalTime; }CAN_TxHeaderTypeDef;

typedefstruct { uint32_tStdId;/*存儲報文的標準標識符11位,0-0x7FF.*/ uint32_tExtId;/*存儲報文的擴展標識符29位,0-0x1FFFFFFF.*/ uint32_tIDE;/*存儲IDE擴展標志*/ uint32_tRTR;/*存儲RTR遠程幀標志*/ uint32_tDLC;/*存儲報文數據段的長度,0-8*/ uint32_tTimestamp; uint32_tFilterMatchIndex; }CAN_RxHeaderTypeDef;

這些結構體成員, 說明如下:

(1) StdId

本成員存儲的是報文的 11 位標準標識符,范圍是 0-0x7FF。

(2) ExtId

本成員存儲的是報文的 29 位擴展標識符,范圍是 0-0x1FFFFFFF。ExtId 與 StdId 這兩個成員根據下面的 IDE 位配置,只有一個是有效的。

(3) IDE

本成員存儲的是擴展標志 IDE 位,當它的值為宏 CAN_ID_STD 時表示本報文是標準幀,使用 StdId 成員存儲報文 ID;當它的值為宏 CAN_ID_EXT 時表示本報文是擴展幀,使用 ExtId 成員存儲報文 ID。

(4) RTR

本成員存儲的是報文類型標志 RTR 位,當它的值為宏 CAN_RTR_Data 時表示本報文是數據幀;當它的值為宏 CAN_RTR_Remote 時表示本報文是遙控幀,由于遙控幀沒有數據段,所以當報文是遙控幀時,數據是無效的

(5) DLC

本成員存儲的是數據幀數據段的長度,它的值的范圍是 0-8,當報文是遙控幀時 DLC值為 0。

2.6.3 CAN 篩選器結構體

CAN 的篩選器有多種工作模式,利用篩選器結構體可方便配置,它的定義見代碼清單 。代碼清單CAN 篩選器結構體


	

typedefstruct { uint32_tFilterIdHigh;/*CAN_FxR1寄存器的高16位*/ uint32_tFilterIdLow;/*CAN_FxR1寄存器的低16位*/ uint32_tFilterMaskIdHigh;/*CAN_FxR2寄存器的高16位*/ uint32_tFilterMaskIdLow;/*CAN_FxR2寄存器的低16位*/ uint32_tFilterFIFOAssignment;/*設置經過篩選后數據存儲到哪個接收FIFO*/ uint32_tFilterBank;/*篩選器編號,范圍0-27,數據手冊上說0-27是CAN1/CAN2共享,但是實測發現并不是這樣,CAN1是0-13,CAN2是14-27*/ uint32_tFilterMode;/*篩選器模式*/ uint32_tFilterScale;/*設置篩選器的尺度*/ uint32_tFilterActivation;/*是否使能本篩選器*/ uint32_tSlaveStartFilterBank; }CAN_FilterTypeDef;

這些結構體成員都是“41.2.14 驗收篩選器”小節介紹的內容,可對比閱讀,各個結構體成員的介紹如下:

(1) FilterIdHigh

FilterIdHigh 成員用于存儲要篩選的 ID,若篩選器工作在 32 位模式,它存儲的是所篩選 ID 的高 16 位;若篩選器工作在 16 位模式,它存儲的就是一個完整的要篩選的 ID。

(2) FilterIdLow

類似地,FilterIdLow 成員也是用于存儲要篩選的 ID,若篩選器工作在 32 位模式,它存儲的是所篩選 ID 的低 16 位;若篩選器工作在 16 位模式,它存儲的就是一個完整的要篩選的 ID。

(3) FilterMaskIdHigh

FilterMaskIdHigh 存儲的內容分兩種情況,當篩選器工作在標識符列表模式時,它的功能與 FilterIdHigh 相同,都是存儲要篩選的 ID;而當篩選器工作在掩碼模式時,它存儲的是 FilterIdHigh 成員對應的掩碼,與 FilterIdLow 組成一組篩選器。

(4) FilterMaskIdLow

類似地, FilterMaskIdLow 存儲的內容也分兩種情況,當篩選器工作在標識符列表模式時,它的功能與 FilterIdLow 相同,都是存儲要篩選的 ID;而當篩選器工作在掩碼模式時,它存儲的是 FilterIdLow 成員對應的掩碼,與 FilterIdLow 組成一組篩選器。上面四個結構體的存儲的內容很容易讓人糊涂,請結合前面的圖 39_0_15 和下面的表 39?7 理解,如果還搞不清楚,再結合庫函數 FilterInit 的源碼來分析。

表不同模式下各結構體成員的內容

f165a678-68d6-11ee-939d-92fbcf53809c.png對這些結構體成員賦值的時候,還要注意寄存器位的映射,即注意哪部分代表 STID,哪部分代表 EXID 以及 IDE、RTR 位。

(5) FilterFIFOAssignment

本成員用于設置當報文通過篩選器的匹配后,該報文會被存儲到哪一個接收 FIFO,它的可選值為 FIFO0 或 FIFO1(宏 CAN_FILTER_FIFO0/1)。

(6) FilterBank

本成員用于設置篩選器的編號,即本過濾器結構體配置的是哪一組篩選器,CAN 一共有 28 個篩選器,所以它的可輸入參數范圍為 0-27。

(7) FilterMode

本 成 員 用 于 設 置 篩 選 器 的 工 作 模 式, 可 以 設 置 為 列 表 模 式 (宏CAN_FILTERMODE_IDLIST) 及掩碼模式 (宏 CAN_FILTERMODE_IDMASK)。

(8) FilterScale

本成員用于設置篩選器的尺度,可以設置為 32 位長 (宏 CAN_FILTERSCALE_32BIT)及 16 位長 (宏 CAN_FILTERSCALE_16BIT)。

(9) FilterActivation

本成員用于設置是否激活這個篩選器 (宏 ENABLE/DISABLE)。

三. CAN Cubemx配置

我們通過問題來熟悉下cubemx配置,你熟悉了這些問題基本就知道怎么配置了!

問題:Parameter Settings分別都是設置什么的?答案:如圖f171dd1c-68d6-11ee-939d-92fbcf53809c.png問題:怎么配置波特率呢?

答案:用我上面貼的工具(CAN波特率計算 f103AHP1_36M f407AHP1_42M 采樣點軟件有說明.rar)直接配置,舉兩個個例子

例子1:我們要配置成500KHz,那么我們這樣配置f17d7460-68d6-11ee-939d-92fbcf53809c.pngf18f77b4-68d6-11ee-939d-92fbcf53809c.png我們用采集點為80%,所以BS1為4tq,BS2為2tq,分頻系數為12,代進公式Fpclk1/((CAN_BS1+CAN_BS2+1)*CAN_Prescaler)=42M/(4+2+1)/12=500kHz例子2:我們要配置成1M Hz,那么我們這樣配置f1a348b6-68d6-11ee-939d-92fbcf53809c.png我們用采集點為75%,所以BS1為3tq,BS2為2tq,分頻系數為7,代進公式Fpclk1/((CAN_BS1+CAN_BS2+1)*CAN_Prescaler)=42M/(3+2+1)/7=1MHzf1ba3a94-68d6-11ee-939d-92fbcf53809c.png問題:Basic Parameter分別是啥意思呢?f1c247de-68d6-11ee-939d-92fbcf53809c.pngTimer Triggered Communication Mode:否使用時間觸發功能 (ENABLE/DISABLE),時間觸發功能在某些CAN 標準中會使用到。

Automatic Bus-Off Management:用于設置是否使用自動離線管理功能 (ENABLE/DISABLE),使用自動離線管理可以在出錯時離線后適時自動恢復,不需要軟件干預。

Automatic Wake-Up Mode:用于設置是否使用自動喚醒功能 (ENABLE/DISABLE),使能自動喚醒功能后它會在監測到總線活動后自動喚醒。

Automatic Retransmission:用于設置是否使用自動重傳功能 (ENABLE/DISABLE),使用自動重傳功能時,會一直發送報文直到成功為止。

Receive Fifo Locked Mode:用于設置是否使用鎖定接收 FIFO(ENABLE/DISABLE),鎖定接收 FIFO 后,若FIFO 溢出時會丟棄新數據,否則在 FIFO 溢出時以新數據覆蓋舊數據。

Transmit Fifo Priority:用于設置發送報文的優先級判定方法 (ENABLE/DISABLE),使能時,以報文存入發送郵箱的先后順序來發送,否則按照報文 ID 的優先級來發送。配置完這些結構體成員后,我們調用庫函數 HAL_CAN_Init 即可把這些參數寫入到 CAN 控制寄存器中,實現 CAN 的初始化

問題:為啥CAN分為RX0,RX1中斷呢?

f1c9476e-68d6-11ee-939d-92fbcf53809c.png

答案:STM32有2個3級深度的接收緩沖區:FIFO0和FIFO1,每個FIFO都可以存放3個完整的報文,它們完全由硬件來管理。如果是來自FIFO0的接收中斷,則用CAN1_RX0_IRQn中斷來處理。如果是來自FIFO1的接收中斷,則用CAN1_RX1_IRQn中斷來處理,如圖:

f1d568d2-68d6-11ee-939d-92fbcf53809c.png

問題:CAN SCE中斷時什么?

f1ee5dc4-68d6-11ee-939d-92fbcf53809c.png答案:status chanege error,錯誤和狀態變化中斷!

四.CAN分析工具的使用

下面我們會用到CAN分析工具,還是比較好用的,此部分使用作為自己使用

https://www.zhcxgd.com/h-col-112.html

五. 實驗

1.Normal模式測試500K 波特率(定時發送,輪詢接收)

1.1 CubeMx配置

f1f59620-68d6-11ee-939d-92fbcf53809c.pngf201f6f4-68d6-11ee-939d-92fbcf53809c.png

1.2 設置Filter過濾,我們只使能FIFO0,并且不過濾任何消息

uint8_tbsp_can1_filter_config(void)
{
CAN_FilterTypeDeffilter={0};
filter.FilterActivation=ENABLE;
filter.FilterMode=CAN_FILTERMODE_IDMASK;
filter.FilterScale=CAN_FILTERSCALE_32BIT;
filter.FilterBank=0;
filter.FilterFIFOAssignment=CAN_FILTER_FIFO0;
filter.FilterIdLow=0;
filter.FilterIdHigh=0;
filter.FilterMaskIdLow=0;
filter.FilterMaskIdHigh=0;
HAL_CAN_ConfigFilter(&hcan1,&filter);
returnBSP_CAN_OK;
}

1.3 開啟CAN(注意,默認Cubemx生成的代碼并沒有can start)

HAL_CAN_Start(&hcan1);

1.4 編寫發送函數

我們開出了幾個參數,id_type是擴展幀還是標準幀,basic_id標準幀ID(在標準幀中有效),ex_id擴展幀ID(在擴展幀中有效),data要發送的數據,data_len要發送的數據長度

uint8_tbsp_can1_send_msg(uint32_tid_type,uint32_tbasic_id,uint32_tex_id,uint8_t*data,uint32_tdata_len)
{
uint8_tindex=0;
uint32_t*msg_box;
uint8_tsend_buf[8]={0};
CAN_TxHeaderTypeDefsend_msg_hdr;
send_msg_hdr.StdId=basic_id;
send_msg_hdr.ExtId=ex_id;
send_msg_hdr.IDE=id_type;
send_msg_hdr.RTR=CAN_RTR_DATA;
send_msg_hdr.DLC=data_len;
send_msg_hdr.TransmitGlobalTime=DISABLE;
for(index=0;indexreturnBSP_CAN_OK;
}

我們在main函數中1s發送一幀,標準幀跟擴展幀交叉調用,代碼如下:

send_data[0]++;
send_data[1]++;
send_data[2]++;
send_data[3]++;
send_data[4]++;
send_data[5]++;
send_data[6]++;
send_data[7]++;
if(id_type_std==1)
{
bsp_can1_send_msg(CAN_ID_STD,1,2,send_data,8);
id_type_std=0;
}
else
{
bsp_can1_send_msg(CAN_ID_EXT,1,2,send_data,8);
id_type_std=1;
}
HAL_Delay(1000);

我們通過CAN協議分析儀來抓下結果

f21cf9ae-68d6-11ee-939d-92fbcf53809c.png

1.5 編寫輪詢接收函數

uint8_tbsp_can1_polling_recv_msg(uint32_t*basic_id,uint32_t*ex_id,uint8_t*data,uint32_t*data_len)
{
uint8_tindex=0;
uint8_trecv_data[8];
CAN_RxHeaderTypeDefheader;

while(HAL_CAN_GetRxFifoFillLevel(&hcan1,CAN_RX_FIFO0)!=0)
{
if(__HAL_CAN_GET_FLAG(&hcan1,CAN_FLAG_FOV0)!=RESET)
printf("[CAN]FIFO0overrun!
");

HAL_CAN_GetRxMessage(&hcan1,CAN_RX_FIFO0,&header,recv_data);
if(header.IDE==CAN_ID_STD)
{
printf("StdIdID:%d
",header.StdId);
}
else
{
printf("ExtIdID:%d
",header.ExtId);
}
printf("CANIDE:0x%x
",header.IDE);
printf("CANRTR:0x%x
",header.RTR);
printf("CANDLC:0x%x
",header.DLC);
printf("RECVDATA:");
for(index=0;indexprintf("0x%x",recv_data[index]);
}
printf("
");
}
}
實驗一總結:

1.沒用調用HAL_CAN_Start(&hcan1);使能CAN

2.沒有編寫Filter函數,我開始自認為不設置就默認不過濾,現在看來是我想多了,其實想想也合理,你如果不過濾分配FIFO,STM32怎么決定把收到的放到哪個FIFO中

待提升:

1.目前只用到FIFO0,待把FIFO1使用起來2.Normal模式測試500K 波特率(定時發送,中斷接收)

2.1 CubeMx配置

f22aa4b4-68d6-11ee-939d-92fbcf53809c.pngf232fc2c-68d6-11ee-939d-92fbcf53809c.png

步驟2,3,4跟polling完全一致,我們來直接說下中斷怎么用(主要是使能notifity就行了)

staticvoidMX_CAN1_Init(void)
{
/*USERCODEBEGINCAN1_Init0*/
/*USERCODEENDCAN1_Init0*/
/*USERCODEBEGINCAN1_Init1*/
/*USERCODEENDCAN1_Init1*/
hcan1.Instance=CAN1;
hcan1.Init.Prescaler=12;
hcan1.Init.Mode=CAN_MODE_NORMAL;
hcan1.Init.SyncJumpWidth=CAN_SJW_1TQ;
hcan1.Init.TimeSeg1=CAN_BS1_4TQ;
hcan1.Init.TimeSeg2=CAN_BS2_2TQ;
hcan1.Init.TimeTriggeredMode=DISABLE;
hcan1.Init.AutoBusOff=ENABLE;
hcan1.Init.AutoWakeUp=ENABLE;
hcan1.Init.AutoRetransmission=DISABLE;
hcan1.Init.ReceiveFifoLocked=DISABLE;
hcan1.Init.TransmitFifoPriority=DISABLE;
if(HAL_CAN_Init(&hcan1)!=HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
/*USERCODEBEGINCAN1_Init2*/
bsp_can1_filter_config();
HAL_CAN_Start(&hcan1);
HAL_CAN_ActivateNotification(&hcan1,CAN_IT_RX_FIFO0_MSG_PENDING);
/*USERCODEENDCAN1_Init2*/
}

下面我們來編寫下中斷函數

voidHAL_CAN_RxFifo0MsgPendingCallback(CAN_HandleTypeDef*hcan)
{
uint8_tindex=0;
uint8_trecv_data[8];
CAN_RxHeaderTypeDefheader;

HAL_CAN_GetRxMessage(&hcan1,CAN_RX_FIFO0,&header,recv_data);
if(header.IDE==CAN_ID_STD)
{
printf("StdIdID:%d
",header.StdId);
}
else
{
printf("ExtIdID:%d
",header.ExtId);
}
printf("CANIDE:0x%x
",header.IDE);
printf("CANRTR:0x%x
",header.RTR);
printf("CANDLC:0x%x
",header.DLC);
printf("RECVDATA:");
for(index=0;indexprintf("0x%x",recv_data[index]);
}
printf("
");
}


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