1. CAN簡介CAN協(xié)議全稱為Controller Area Network控制器局域網(wǎng)絡(luò)是一種廣泛應(yīng)用的串行通信協(xié)議最初由德國BOSCH公司開發(fā)并已成為國際標(biāo)準(zhǔn)。低速CANISO11519通信速率 10~125Kbps總線長度可達(dá) 1000 米。高速CANISO11898通信速率 125Kbps~1Mbps總線長度 ≤40 米。定義CAN協(xié)議是一種基于差分信號的異步串行通信協(xié)議采用雙絞線作為傳輸介質(zhì)具有高性能、高可靠性汽車領(lǐng)域和獨(dú)特的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。特點(diǎn)多主控制支持多主方式即任何一個節(jié)點(diǎn)都可以在總線上發(fā)送數(shù)據(jù)其他節(jié)點(diǎn)根據(jù)需要進(jìn)行接收。當(dāng)兩個以上的節(jié)點(diǎn)同時(shí)開始發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)會根據(jù)標(biāo)識符ID決定優(yōu)先級。串口一般是一對一的、IIC可以多主多從 但是不好用、SPI是一主多從。系統(tǒng)柔軟性與總線相連的單元沒有類似于“地址”的信息因此在總線上增加單元時(shí)連接在總線上的其他單元的軟硬件及應(yīng)用層都不需要改變。通信速度快、距離遠(yuǎn)數(shù)據(jù)傳輸速率較高標(biāo)準(zhǔn)速率為125kbps擴(kuò)展速率可達(dá)1Mbps且通信距離遠(yuǎn)最遠(yuǎn)可達(dá)10KM速率低于5Kbps。錯誤檢測與恢復(fù)具有錯誤檢測、錯誤通知和錯誤恢復(fù)功能能夠確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。故障封閉功能能夠判斷出錯誤的類型并將引起故障的單元從總線上隔離出去。CAN協(xié)議因其高效、可靠的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于多個領(lǐng)域汽車領(lǐng)域用于實(shí)現(xiàn)車輛中各個控制單元ECU之間的通信如發(fā)動機(jī)控制、車身控制、傳動系統(tǒng)控制等。工業(yè)自動化用于機(jī)器人、物流設(shè)備、生產(chǎn)線等各種設(shè)備之間的通信與控制。航空航天用于飛機(jī)中的各種子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通信如飛行控制系統(tǒng)、引擎控制系統(tǒng)、儀表盤、通信系統(tǒng)等。船舶領(lǐng)域用于實(shí)現(xiàn)船舶各種設(shè)備的可靠通信包括遠(yuǎn)程控制、安全監(jiān)測、航程分析、巡回檢測等系統(tǒng)。智能家居連接各種智能設(shè)備如照明設(shè)備、空調(diào)系統(tǒng)、安防系統(tǒng)等實(shí)現(xiàn)設(shè)備的互聯(lián)互通。智能醫(yī)療連接醫(yī)療設(shè)備如監(jiān)護(hù)儀、呼吸機(jī)等實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的快速通信。2. CAN物理層介紹CAN網(wǎng)絡(luò)通常由CAN控制器、CAN收發(fā)器和雙絞線組成。CAN控制器負(fù)責(zé)處理數(shù)據(jù)的收發(fā)和協(xié)議轉(zhuǎn)換。CAN收發(fā)器負(fù)責(zé)將控制器的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為差分信號進(jìn)行傳輸同時(shí)也負(fù)責(zé)將總線上的差分信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號供控制器處理。終端電阻在高速CAN總線的兩端分別連接一個電阻稱為終端電阻。終端電阻的主要作用是匹配總線阻抗(把上下兩根線的電壓拉到同一水平線上)提高信號質(zhì)量減少回波反射。一般來說終端電阻的阻值為120Ω。2.1 總線拓?fù)鋱D2.2 電平標(biāo)準(zhǔn)高速CAN使用差分信號進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸根據(jù)CAN_H和CAN_L上的電位差來判斷總線電平。顯性電平表示邏輯 0通常 CAN_H 和 CAN_L 有2V 的壓差隱性電平表示邏輯 1通常 CAN_H 和 CAN_L 有0V 的壓差。顯性電平在通信中具有優(yōu)先權(quán)能夠覆蓋隱性電平確保數(shù)據(jù)的正確傳輸。隱性電平則作為總線的空閑或監(jiān)聽狀態(tài)存在等待有節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)。2.3 CAN控制器與收發(fā)器收發(fā)器 TJA1050這里的TX RX 不需要交叉接線 VCC5V GND3. CAN協(xié)議層介紹3.1 CAN幀種類介紹CAN幀可以理解為一個由0101組成的數(shù)據(jù)包。1.數(shù)據(jù)幀Data Frame數(shù)據(jù)幀是CAN總線上用于傳輸用戶數(shù)據(jù)的幀包括必要的幀頭、標(biāo)識符、控制位、數(shù)據(jù)長度代碼、數(shù)據(jù)域、CRC校驗(yàn)碼和應(yīng)答域等部分是CAN通信中最基本和最重要的幀類型。2.遙控幀Remote Frame遙控幀用于向總線上的其他節(jié)點(diǎn)請求發(fā)送具有相同標(biāo)識符的數(shù)據(jù)幀它沒有數(shù)據(jù)域僅通過標(biāo)識符來指定所需的數(shù)據(jù)。遙控幀的幀結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)幀相似但缺少數(shù)據(jù)部分。3.錯誤幀Error Frame當(dāng)CAN總線上的任何節(jié)點(diǎn)檢測到通信錯誤時(shí)會發(fā)送錯誤幀來通知其他節(jié)點(diǎn)。錯誤幀包含錯誤標(biāo)志和錯誤界定符用于指示錯誤的存在和類型。4.過載幀Overload Frame過載幀用于在連續(xù)的數(shù)據(jù)幀或遠(yuǎn)程幀之間提供額外的延時(shí)以指示接收節(jié)點(diǎn)尚未準(zhǔn)備好接收下一個幀。當(dāng)接收節(jié)點(diǎn)因內(nèi)部條件限制而無法立即接收數(shù)據(jù)時(shí)會發(fā)送過載幀來請求發(fā)送節(jié)點(diǎn)暫停發(fā)送。5.幀間隔Interframe Space幀間隔用于隔離數(shù)據(jù)幀與前面的幀確保它們之間的時(shí)間間隔足夠長以避免總線上的沖突和數(shù)據(jù)丟失。幀間隔包括連續(xù)三個隱性位間隔段和可能存在的空閑段用于將數(shù)據(jù)幀或遠(yuǎn)程幀與前面的幀分隔開來。3.2 CAN數(shù)據(jù)幀介紹數(shù)據(jù)幀由7段組成。數(shù)據(jù)幀又分為標(biāo)準(zhǔn)幀(CAN2.0A)和擴(kuò)展幀(CAN2.0B)主要體現(xiàn)在仲裁段和控制段。1. 幀起始Frame Start功能表示數(shù)據(jù)幀的開始。特點(diǎn)由一個顯性位Dominant Bit構(gòu)成此時(shí)CAN_H為高電平如3.5VCAN_L為低電平如1.5V二者之間的電位差形成信號。2. 仲裁段Arbitration Field功能確定發(fā)送優(yōu)先級并包含標(biāo)識符IDIdentifier用于唯一標(biāo)識發(fā)送者和接收者之間的通信關(guān)系。組成標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)幀的仲裁段由11位ID和1位RTR位遠(yuǎn)程發(fā)送請求位組成。RTR位用于區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)幀顯性電平和遙控幀隱性電平。擴(kuò)展數(shù)據(jù)幀中還包含SRR位Substituted Remote Request替代的遠(yuǎn)程請求和IDE位Identifier Extension標(biāo)識符擴(kuò)展。SRR位用于指示發(fā)送方是否發(fā)送了遠(yuǎn)程請求幀IDE位用于指示標(biāo)識符字段是否使用了擴(kuò)展格式29位。3. 控制段Control Field功能包含數(shù)據(jù)長度代碼DLC用于定義數(shù)據(jù)幀中數(shù)據(jù)域的長度。IDE用于區(qū)分是標(biāo)準(zhǔn)格式0還是擴(kuò)展格式1標(biāo)識符ID長度為11 / 29。r0是一個保留位它的存在是為了將來協(xié)議擴(kuò)展預(yù)留。特點(diǎn)DLC占4位其取值范圍為0到8個字節(jié)表示數(shù)據(jù)幀中包含的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)。最多64位。4. 數(shù)據(jù)段Data Field功能包含要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是數(shù)據(jù)幀的主體部分。特點(diǎn)數(shù)據(jù)域的長度可以根據(jù)DLC字段的值從0到8個字節(jié)不等數(shù)據(jù)從最高位MSB開始傳輸。5. CRC段CRC Field功能用于檢測數(shù)據(jù)幀的傳輸錯誤。特點(diǎn)CRC循環(huán)冗余校驗(yàn)是一種通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算生成的校驗(yàn)碼發(fā)送方在發(fā)送數(shù)據(jù)幀時(shí)會根據(jù)數(shù)據(jù)計(jì)算出CRC值并將其添加到數(shù)據(jù)幀的CRC段中。接收方在接收到數(shù)據(jù)幀后會重新計(jì)算CRC值并與接收到的CRC值進(jìn)行比較相同沒有問題以確認(rèn)數(shù)據(jù)在傳輸過程中是否發(fā)生錯誤。6. 應(yīng)答段ACK Field功能用來確認(rèn)數(shù)據(jù)幀的正常接收。組成由ACK槽ACK Slot和ACK界定符兩個位構(gòu)成。當(dāng)接收節(jié)點(diǎn)成功解析了數(shù)據(jù)幀并確認(rèn)無誤后會在ACK槽中發(fā)送一個顯性位作為應(yīng)答信號。7. 幀結(jié)束Frame End功能表示數(shù)據(jù)幀的結(jié)束。特點(diǎn)由7個連續(xù)的隱性位構(gòu)成標(biāo)志著數(shù)據(jù)幀的傳輸完成。灰色的代表是顯性信號0白色的是隱性信號1淺紫色是0/1。當(dāng)11位ID不夠用的時(shí)候就擴(kuò)展成29位原本的RTR位就移到后面了原位置由SRR代替,標(biāo)準(zhǔn)下的IDE變r(jià)1這樣就有兩個保留位了。后面都是一模一樣得了。標(biāo)準(zhǔn)的RTR永遠(yuǎn)為0擴(kuò)展的SRR永遠(yuǎn)為1仲裁是一個位一個位檢測的所以說前 11 位基礎(chǔ) ID 相同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)先級是一定比擴(kuò)展格式更高的。3.3 CAN位時(shí)序CAN總線以“位同步”機(jī)制實(shí)現(xiàn)對電平的正確采樣。位數(shù)據(jù)都由四段組成同步段(SS)、傳播時(shí)間段(PTS)、相位緩沖段1(PBS1)和相位緩沖段2(PBS2)每段又由多個位時(shí)序Tq可以配置組成所謂采樣點(diǎn)是讀取總線電平并將讀到的電平作為位值的點(diǎn)。位置在 PBS1 結(jié)束處。采樣只是每隔一段時(shí)間采一次但是時(shí)間可能會產(chǎn)生誤差可能快也可能慢 如何讓SS段嚴(yán)格在波形邊緣呢就是通過同步。CAN總線通過時(shí)鐘同步機(jī)制來確保各個節(jié)點(diǎn)在通信過程中保持同步。時(shí)鐘同步機(jī)制包括硬同步和再同步兩種1.硬同步硬同步只在幀的起始位SOF處進(jìn)行。當(dāng)接收節(jié)點(diǎn)檢測到幀起始位的下降沿時(shí)會將其與自身的位時(shí)間進(jìn)行對齊從而實(shí)現(xiàn)同步。2.再同步再同步在幀的后續(xù)數(shù)據(jù)位中進(jìn)行。如果接收節(jié)點(diǎn)檢測到數(shù)據(jù)位的跳變沿不在自身的同步段內(nèi)則會通過延長或縮短相位緩沖段的時(shí)間來調(diào)整自身的位時(shí)間以重新獲得同步。再同步時(shí)PBS1和PBS2中增加或者減少的時(shí)間被稱為“再同步補(bǔ)償寬度SJW”其范圍1~4Tq。3.4 CAN仲裁機(jī)制CAN總線處于空閑狀態(tài)最先開始發(fā)送消息的單元獲得發(fā)送權(quán)。先到先得多個單元同時(shí)開始發(fā)送時(shí)從仲裁段(報(bào)文ID)的第一位開始進(jìn)行仲裁。仲裁原理如下1. 標(biāo)識符優(yōu)先級CAN總線中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)幀的起始部分為數(shù)據(jù)的標(biāo)識符ID。這個標(biāo)識符不僅用于區(qū)分消息還表示消息的優(yōu)先級。在CAN 2.0標(biāo)準(zhǔn)中標(biāo)識符可以是11位或29位對于擴(kuò)展幀。標(biāo)識符的數(shù)值越小優(yōu)先級越高。例如在11位標(biāo)識符的情況下ID為0x000的消息具有最高優(yōu)先級而ID為0x7FF的消息具有最低優(yōu)先級。2. 逐位仲裁當(dāng)兩個或兩個以上的節(jié)點(diǎn)同時(shí)開始傳送報(bào)文時(shí)就會產(chǎn)生總線訪問沖突。此時(shí)各節(jié)點(diǎn)會按照標(biāo)識符的位順序逐位進(jìn)行仲裁。在仲裁過程中每個節(jié)點(diǎn)都會將自己發(fā)送的電平與總線上的電平進(jìn)行比較。如果電平相同則節(jié)點(diǎn)繼續(xù)發(fā)送下一位如果電平不同則優(yōu)先級低的節(jié)點(diǎn)停止發(fā)送而優(yōu)先級高的節(jié)點(diǎn)繼續(xù)發(fā)送。這種仲裁方式是非破壞性的即優(yōu)先級低的節(jié)點(diǎn)在仲裁過程中不會破壞總線上已經(jīng)存在的數(shù)據(jù)。3. 顯性電平優(yōu)先在CAN總線上顯性電平邏輯0的優(yōu)先級高于隱性電平邏輯1。因此在仲裁過程中如果某個節(jié)點(diǎn)發(fā)送的是隱性電平但檢測到總線上存在顯性電平那么該節(jié)點(diǎn)就會知道有更高優(yōu)先級的消息正在發(fā)送并主動停止發(fā)送。一旦仲裁結(jié)束優(yōu)先級最高的節(jié)點(diǎn)將獲得總線控制權(quán)并開始傳輸數(shù)據(jù)。其他節(jié)點(diǎn)則成為接收節(jié)點(diǎn)并監(jiān)聽總線上的數(shù)據(jù)并會自動檢測總線空閑在第一時(shí)間再次嘗試發(fā)送。4. STM32 CAN控制器介紹4.1 CAN控制器介紹STM32的bxCAN即基本擴(kuò)展CANBasic Extend CAN是STM32微控制器系列中集成的CAN控制器模塊。1. 協(xié)議支持支持CAN協(xié)議2.0A只認(rèn)識標(biāo)準(zhǔn)格式和2.0B的主動模式都認(rèn)識。B的被動會扔掉擴(kuò)展格式 也相當(dāng)于不認(rèn)識。2. 高波特率波特率最高可達(dá)1兆位/秒。 波特率一致雙方才可以進(jìn)行通信。3. 時(shí)間觸發(fā)通信支持時(shí)間觸發(fā)通信功能CAN的硬件內(nèi)部定時(shí)器可以在TX/RX的幀起始位的采樣點(diǎn)位置生成時(shí)間戳。4. 發(fā)送功能具有3個發(fā)送郵箱可以認(rèn)為是緩存發(fā)送報(bào)文的優(yōu)先級特性可軟件配置。記錄發(fā)送SOFStart Of Frame幀起始時(shí)刻的時(shí)間。5. 接收功能具有3級深度的2個FIFOFirst In First Out先進(jìn)先出隊(duì)列每個FIFO有三個郵箱都可以存放3個完整的報(bào)文完全由硬件管理。 共有14個位寬可變的過濾器組不想要的報(bào)文過濾掉部分STM32型號可能支持更多由整個CAN共享用于篩選有效報(bào)文。記錄接收SOF時(shí)刻的時(shí)間。支持禁止自動重傳模式。4.2 CAN控制器模式CAN控制器的工作模式有三種初始化模式、正常模式和睡眠模式。睡眠模式在睡眠模式下CAN控制器的時(shí)鐘停止以降低功耗。但軟件仍然可以訪問郵箱寄存器。初始化模式在初始化模式下禁止報(bào)文的接收和發(fā)送并且CANTX引腳輸出隱性位高電平。此時(shí)可以對CAN控制器的相關(guān)寄存器進(jìn)行配置如位時(shí)間特性CAN_BTR和控制CAN_MCR等。正常模式作為總線的正常節(jié)點(diǎn)可以向總線發(fā)送或接收數(shù)據(jù)。CAN控制器的測試模式有三種靜默模式、環(huán)回模式和環(huán)回靜默模式主要用于特定的測試或調(diào)試目的以確保CAN控制器的功能正常。1. 靜默模式相當(dāng)于只能收 不能發(fā)特點(diǎn)在靜默模式下CAN控制器可以正常地接收數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀但只能發(fā)出1隱性位而不能真正發(fā)送報(bào)文。這意味著雖然CAN控制器在嘗試發(fā)送數(shù)據(jù)但實(shí)際上它并沒有在CAN總線上產(chǎn)生任何顯性位因此不會對總線上的其他節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生影響。應(yīng)用場景靜默模式通常用于分析CAN總線的活動而不會對總線上的其他通信造成干擾。開發(fā)人員可以使用此模式來觀察總線上的數(shù)據(jù)流而無需擔(dān)心他們的測試設(shè)備會發(fā)送出不必要的報(bào)文。2. 環(huán)回模式特點(diǎn)在環(huán)回模式下CAN控制器會把發(fā)送的報(bào)文當(dāng)作接收的報(bào)文并保存如果可以通過接收過濾)。這意味著當(dāng)CAN控制器發(fā)送一個報(bào)文時(shí)它會立即在自己的接收緩沖區(qū)中看到這個報(bào)文就像它是從總線上接收到的一樣但可能對外部總線產(chǎn)生干擾。應(yīng)用場景環(huán)回模式通常用于自測試以驗(yàn)證CAN控制器的發(fā)送和接收功能是否正常。通過發(fā)送一個報(bào)文并檢查它是否被正確接收開發(fā)人員可以確保CAN控制器的硬件和固件都按預(yù)期工作。3. 環(huán)回靜默模式特點(diǎn)環(huán)回靜默模式結(jié)合了靜默模式和環(huán)回模式的特點(diǎn)。是環(huán)回模式的“安全版”。在該模式下CANRX引腳與CAN總線斷開同時(shí)CANTX引腳被驅(qū)動到隱性位狀態(tài)。這意味著雖然CAN控制器在嘗試發(fā)送報(bào)文但它實(shí)際上并沒有在CAN總線上產(chǎn)生任何顯性位并且它會將發(fā)送的報(bào)文視為接收到的報(bào)文。應(yīng)用場景環(huán)回靜默模式通常用于“熱自測試”即可以在不影響CANTX和CANRX所連接的整個CAN系統(tǒng)的情況下進(jìn)行測試。這種模式允許開發(fā)人員在不干擾總線上其他通信的情況下驗(yàn)證CAN控制器的發(fā)送和接收功能。4.3CAN控制器框圖CAN控制內(nèi)核包含各種控制/狀態(tài)/配置寄存器用于配置CAN控制器的模式、波特率等參數(shù)。發(fā)送郵箱Transmit Mailbox用來緩存待發(fā)送的CAN報(bào)文。STM32等微控制器通常具有多個發(fā)送郵箱如3個以支持同時(shí)緩存多個報(bào)文。接收FIFOFirst In First Out緩存接收到的有效CAN報(bào)文。CAN控制器通常具有多個接收FIFO如2個以提高接收效率。接收過濾器Receive Filter篩選接收到的CAN報(bào)文只將符合特定條件的報(bào)文保存到接收FIFO中。這有助于減少CPU的處理負(fù)擔(dān)提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。c8t6這塊板子上是有14個的。一個芯片里的過濾器都是共享的。之前說過CAN這個協(xié)議里面每個設(shè)備都可以做主機(jī)是一個多主機(jī)的通信協(xié)議所以沒有所謂的主機(jī)從機(jī)的關(guān)系只不過CAN2是在內(nèi)部要讀寫控制器的訪問的話要通過CAN1去間接的訪問。只不過是在結(jié)構(gòu)上看起來像主從的關(guān)系而已。實(shí)際上是平等的關(guān)系 .發(fā)送處理過程首先選擇一個空置的郵箱數(shù)據(jù)塞入進(jìn)去之后就進(jìn)入了掛號的狀態(tài)接下來他就等待自己成為最高優(yōu)先級的郵箱因?yàn)槿齻€郵箱不一定說你塞進(jìn)去的就是最高級的需要等待。之后變成了預(yù)定的狀態(tài)等待總線是空閑的狀態(tài)?？偩€空閑就發(fā)送成功之后回到了空置狀態(tài)。但發(fā)送失敗也會變成空置雖然名字叫的一樣但是實(shí)際上與其他兩個還有區(qū)別的。接收處理過程先選擇一個FIFO一開始是空的狀態(tài)收到一個報(bào)文 就放到第一層中變成掛號1的狀態(tài)第二個收的放第二層掛號2的狀態(tài)。如果三個已經(jīng)滿了的話在收到一個報(bào)文就會溢出也就是說后面發(fā)出的報(bào)文就不接收了。這個時(shí)候就該CPU去讀取這個數(shù)據(jù)了先進(jìn)后出的一個模式所以說 讀的順序?qū)嶋H是3-2-1。有效報(bào)文指的是數(shù)據(jù)幀直到EOF段的最后一位都沒有錯誤且通過過濾器組對標(biāo)識符過濾。接收過濾器當(dāng)總線上報(bào)文數(shù)據(jù)量很大時(shí)總線上的設(shè)備會頻繁獲取報(bào)文占用CPU。過濾器的存在選擇性接收有效報(bào)文減輕系統(tǒng)負(fù)擔(dān)。STM32的CAN控制器支持配置過濾器組每個過濾器組包含2個32位的寄存器CAN_FxR1和CAN_FxR2 用于存儲要篩選的ID或掩碼。 對于STM32F103C8T6 如果只有一個CAN控制器 則可以配置14個過濾器組 對應(yīng)的編號為0到13。過濾器可以配置為不同的位寬以適應(yīng)不同長度的CAN ID。常見的位寬包括16位用于標(biāo)準(zhǔn)幀和32位用于擴(kuò)展幀。選擇模式可設(shè)置屏蔽位模式或標(biāo)識符列表模式寄存器內(nèi)容的功能就有所區(qū)別。屏蔽位模式可以選擇出一組符合條件的報(bào)文。寄存器內(nèi)容功能是否符合條件。指定幾位標(biāo)識符列表模式可以選擇出幾個特定ID的報(bào)文。寄存器內(nèi)容功能就是標(biāo)識符本身。全指定4.4 CAN控制器位時(shí)序SS----PTSPBS1------PBS2 。 波特率在二進(jìn)制的條件下跟比特率是一樣的。比特率就是一秒的時(shí)間可以傳輸多少位。 倒數(shù)就是波特率。SS段固定是一個TqBS1和BS2都是可以通過寄存器進(jìn)行配置的Tq也是可以配置的這里的Tpclk大小為36M因?yàn)槲覀兊腷xCAN是掛載到ABP1里面。所以就是1/36M。設(shè)TS18、TS27、BRP3波特率 36000 / [( 9 8 1 ) * 4] 500Kbps。注意通信雙方波特率需要一致才能通信成功。5. CAN寄存器及庫函數(shù)介紹CAN的寄存器主要分為3類控制和狀態(tài)寄存器、郵箱寄存器、過濾器寄存器。控制和狀態(tài)寄存器主控制器主要關(guān)注的是第0位 INRQ這一位。那么如何看總線達(dá)到了空閑的狀態(tài)呢就看里面有沒有連續(xù)的11個隱性位就做好了收發(fā)的準(zhǔn)備。發(fā)送狀態(tài)寄存器只要關(guān)注IME0-1-2這三位。位時(shí)序寄存器配置上面說過的那個公式里的數(shù)值。BRP TS1 TS2 SJW跳躍1-4Tq郵箱寄存器除了下述例外發(fā)送和接收郵箱幾乎一樣:1.CAN_RDTxR寄存器的FMI域;2.接收郵箱是只讀的;3.發(fā)送郵箱只有在它為空時(shí)才是可寫的CAN TSR寄存器的相應(yīng)TME位為’1表示發(fā)送郵箱為空。共有3個發(fā)送郵箱和2個接收郵箱。每個接收郵箱為3級深度的FIFO并且只能訪問FIFO中最先收到的報(bào)文每個郵箱包含4個寄存器。發(fā)送郵箱標(biāo)識符寄存器有3個 x0,1,2首先要確定數(shù)據(jù)幀是標(biāo)準(zhǔn)格式STID還是擴(kuò)展格式EXID。位數(shù)不同。發(fā)送郵箱數(shù)據(jù)長度和時(shí)間戳寄存器只需要關(guān)注一位DLC 發(fā)送數(shù)據(jù)的長度。發(fā)送郵箱低字節(jié)數(shù)據(jù)寄存器因?yàn)槲覀冏疃喟l(fā)送的數(shù)據(jù)是64位的 也就是八個字節(jié)一個寄存器最多保存四個字節(jié)所以這里分成了兩個寄存器 分別存低和高。接下來看接收的寄存器。依舊是DLC位數(shù)據(jù)的長度。也是有高低兩個數(shù)據(jù)寄存器的。過濾器寄存器主要關(guān)注的是第0位確定工作模式。像c8t6之前說過過濾器組只有14個 所以就是0-13位。每個過濾器組配置為屏蔽位或列表模式。上面是確定工作模式 這里就是確定位寬。關(guān)聯(lián)寄存器用于確定接收到的報(bào)文通過過濾之后進(jìn)入FIFO0還是1,。用到那個 就對應(yīng)激活那個。每個過濾器組 都包含兩個32位的寄存器CAN_FxR1和CAN_FxR2 用于存儲要篩選的ID或掩碼。庫函數(shù)HAL_CAN_Init 初始化HAL_CAN_ConfigFilter 配置過濾器HAL_CAN_Start 開始正常工作HAL_CAN_AddTxMessage 發(fā)送數(shù)據(jù)HAL_CAN_GetRxMessage 接收數(shù)據(jù)HAL_CAN_GetTxMailboxesFreeLevel 等待發(fā)送完成HAL_CAN_GetRxFifoFillLevel 等待接收完成6. CAN基本驅(qū)動流程小實(shí)驗(yàn)CAN收發(fā)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 使用回環(huán)模式實(shí)現(xiàn)自發(fā)自收2. 兩個CAN設(shè)備實(shí)現(xiàn)收發(fā)。硬件清單TJA1050上官二號ST-LinkUSB轉(zhuǎn)TTL老規(guī)矩 創(chuàng)建CAN的文件夾然后我們這里也會涉及按下key1開始發(fā)送數(shù)據(jù)?！捌贰蹦Хò鬰an驅(qū)動#include can.h后編譯 #include can.h #include stdio.h CAN_HandleTypeDef can_handle {0}; //全局變量 結(jié)構(gòu)體句柄 初始為0 void can_init(void) { can_handle.Instance CAN1; //基地址 can_handle.Init.Mode CAN_MODE_NORMAL; //工作模式正常模式CAN_MODE_LOOPBACK回環(huán) can_handle.Init.Prescaler 4; //預(yù)分頻器 配置Tq 實(shí)際上是設(shè)定BRP1的值 can_handle.Init.TimeSeg1 CAN_BS1_9TQ; //配置BS1當(dāng)時(shí)設(shè)的TS1為8 要1 can_handle.Init.TimeSeg2 CAN_BS2_8TQ; //同樣 718 can_handle.Init.SyncJumpWidth CAN_SJW_1TQ; //跳躍1個Tq can_handle.Init.AutoBusOff DISABLE; /* 禁止自動離線管理 */ can_handle.Init.AutoRetransmission DISABLE; /* 禁止自動重發(fā) */ can_handle.Init.AutoWakeUp DISABLE; /* 禁止自動喚醒 */ can_handle.Init.ReceiveFifoLocked DISABLE; /* 禁止接收FIFO鎖定 */ can_handle.Init.TimeTriggeredMode DISABLE; /* 禁止時(shí)間觸發(fā)通信模式 */ can_handle.Init.TransmitFifoPriority DISABLE; /* 禁止發(fā)送FIFO優(yōu)先級 */ HAL_CAN_Init(can_handle); //初始化 參數(shù)為句柄 CAN_FilterTypeDef can_filterconfig {0}; //參數(shù)2的結(jié)構(gòu)體句柄 初始0 can_filterconfig.FilterMode CAN_FILTERMODE_IDMASK; //工作模式掩碼還有列表 can_filterconfig.FilterScale CAN_FILTERSCALE_32BIT;//寬度 16 or 32 拓展幀選32 can_filterconfig.FilterIdHigh 0; //不過濾任何東西確保都能收到 都設(shè)置0 can_filterconfig.FilterIdLow 0; can_filterconfig.FilterMaskIdHigh 0; can_filterconfig.FilterMaskIdLow 0; can_filterconfig.FilterBank 0; //0-13個寄存器 指定用哪個 can_filterconfig.FilterFIFOAssignment CAN_FILTER_FIFO0; //過濾之后進(jìn)入到FIFO0 can_filterconfig.FilterActivation CAN_FILTER_ENABLE; //過濾器使能 can_filterconfig.SlaveStartFilterBank 14; //對于單can無意義 但實(shí)際意義是低于14的過濾器組歸CAN1等于或大于的歸CAN2 HAL_CAN_ConfigFilter(can_handle, can_filterconfig); //配置過濾器 HAL_CAN_Start(can_handle); //開始工作 } void HAL_CAN_MspInit(CAN_HandleTypeDef *hcan) //配置時(shí)鐘 gpio 中斷 { __HAL_RCC_CAN1_CLK_ENABLE(); __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); GPIO_InitTypeDef gpio_initstruct;//查手冊 CAN的TX對應(yīng)PA12RX對應(yīng)PA11 gpio_initstruct.Pin GPIO_PIN_12; gpio_initstruct.Mode GPIO_MODE_AF_PP; //復(fù)用推挽輸出 gpio_initstruct.Pull GPIO_PULLUP; gpio_initstruct.Speed GPIO_SPEED_FREQ_HIGH; HAL_GPIO_Init(GPIOA, gpio_initstruct); gpio_initstruct.Pin GPIO_PIN_11; gpio_initstruct.Mode GPIO_MODE_INPUT; //復(fù)用輸入 HAL_GPIO_Init(GPIOA, gpio_initstruct); } //發(fā)送的id因?yàn)橛玫氖菙U(kuò)展模式29位具體的data長度 void can_send_data(uint32_t id, uint8_t *buf, uint8_t len) { CAN_TxHeaderTypeDef tx_header {0}; //第二個參數(shù)-結(jié)構(gòu)體的定義。 uint32_t tx_mail CAN_TX_MAILBOX0; //郵箱定義 tx_header.ExtId id; //ExtId 擴(kuò)展幀 和StdId 標(biāo)準(zhǔn)幀 配置一個即可 tx_header.DLC len; //長度 tx_header.IDE CAN_ID_EXT; //擴(kuò)展幀 tx_header.RTR CAN_RTR_DATA; //數(shù)據(jù)幀還是遙控幀 HAL_CAN_AddTxMessage(can_handle, tx_header, buf, tx_mail); // 句柄、 結(jié)構(gòu)體、 具體data、指定發(fā)的郵箱 while(HAL_CAN_GetTxMailboxesFreeLevel(can_handle) ! 3);//不等于3 就一直空循環(huán) // 會返回當(dāng)前空閑的發(fā)送郵箱數(shù)量等待發(fā)完 uint8_t i 0; printf(發(fā)送數(shù)據(jù)\r\n); //stdio.h for(i 0; i len; i) printf(%X , buf[i]); //%X以十六進(jìn)制大寫形式輸出 printf(\r\n); } //返回值 接收了多少個字節(jié) uint8_t can_receive_data(uint8_t *buf) //接收的數(shù)據(jù)通過指針的類型傳出 {//只需要定義一個空的結(jié)構(gòu)體變量把地址傳進(jìn)去函數(shù)會自己把收到的 ID、幀類型、數(shù)據(jù)長度填進(jìn)去。 CAN_RxHeaderTypeDef rx_header {0};//只需要定義一個空的結(jié)構(gòu)體變量函數(shù)會自己填進(jìn)去。 //返回 FIFO0 中已填充的報(bào)文數(shù)量。 if(HAL_CAN_GetRxFifoFillLevel(can_handle, CAN_RX_FIFO0) 0)//判斷FIFO0是否為空 return 0; //句柄、指定哪個在FIFO取、數(shù)據(jù)的頭、具體的數(shù)據(jù) HAL_CAN_GetRxMessage(can_handle, CAN_RX_FIFO0, rx_header, buf); uint8_t i 0; printf(接收數(shù)據(jù)\r\n); for(i 0; i rx_header.DLC; i) printf(%X , buf[i]); printf(\r\n); return rx_header.DLC; }#ifndef __CAN_H__ #define __CAN_H__ #include sys.h void can_init(void); void can_send_data(uint32_t id, uint8_t *buf, uint8_t len); uint8_t can_receive_data(uint8_t *buf); #endif#include sys.h #include delay.h #include led.h #include uart1.h #include can.h #include key.h uint8_t data_send[8] {0x11, 0x22, 0x33, 0x44, 0x55, 0x66, 0x77, 0x88}; uint8_t data_receive[8]; int main(void) { HAL_Init(); /* 初始化HAL庫 */ stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9); /* 設(shè)置時(shí)鐘, 72Mhz */ led_init(); /* 初始化LED燈 */ uart1_init(115200); can_init(); key_init(); printf(hello world!\r\n); uint8_t i 0; while(1) { if(key_scan() 1) { for(i 0; i 8; i) data_send[i]; can_send_data(0x12345678, data_send, 8);// 指定發(fā)送的數(shù)據(jù) 長度 } can_receive_data(data_receive); } }Init當(dāng)中 設(shè)置LOOPBACK環(huán)回的時(shí)候 實(shí)現(xiàn)的是自發(fā)自收如果要接到總線上去的時(shí)候只需要將這個改成正常工作模式NORMAL就可以。如果要多個節(jié)點(diǎn) 就像上面圖的那樣接線就可以注意不要交叉接線。 十六、CAN
1. CAN簡介CAN協(xié)議全稱為Controller Area Network控制器局域網(wǎng)絡(luò)是一種廣泛應(yīng)用的串行通信協(xié)議最初由德國BOSCH公司開發(fā)并已成為國際標(biāo)準(zhǔn)。低速CANISO11519通信速率 10~125Kbps總線長度可達(dá) 1000 米。高速CANISO11898通信速率 125Kbps~1Mbps總線長度 ≤40 米。定義CAN協(xié)議是一種基于差分信號的異步串行通信協(xié)議采用雙絞線作為傳輸介質(zhì)具有高性能、高可靠性汽車領(lǐng)域和獨(dú)特的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。特點(diǎn)多主控制支持多主方式即任何一個節(jié)點(diǎn)都可以在總線上發(fā)送數(shù)據(jù)其他節(jié)點(diǎn)根據(jù)需要進(jìn)行接收。當(dāng)兩個以上的節(jié)點(diǎn)同時(shí)開始發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)會根據(jù)標(biāo)識符ID決定優(yōu)先級。串口一般是一對一的、IIC可以多主多從 但是不好用、SPI是一主多從。系統(tǒng)柔軟性與總線相連的單元沒有類似于“地址”的信息因此在總線上增加單元時(shí)連接在總線上的其他單元的軟硬件及應(yīng)用層都不需要改變。通信速度快、距離遠(yuǎn)數(shù)據(jù)傳輸速率較高標(biāo)準(zhǔn)速率為125kbps擴(kuò)展速率可達(dá)1Mbps且通信距離遠(yuǎn)最遠(yuǎn)可達(dá)10KM速率低于5Kbps。錯誤檢測與恢復(fù)具有錯誤檢測、錯誤通知和錯誤恢復(fù)功能能夠確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。故障封閉功能能夠判斷出錯誤的類型并將引起故障的單元從總線上隔離出去。CAN協(xié)議因其高效、可靠的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于多個領(lǐng)域汽車領(lǐng)域用于實(shí)現(xiàn)車輛中各個控制單元ECU之間的通信如發(fā)動機(jī)控制、車身控制、傳動系統(tǒng)控制等。工業(yè)自動化用于機(jī)器人、物流設(shè)備、生產(chǎn)線等各種設(shè)備之間的通信與控制。航空航天用于飛機(jī)中的各種子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通信如飛行控制系統(tǒng)、引擎控制系統(tǒng)、儀表盤、通信系統(tǒng)等。船舶領(lǐng)域用于實(shí)現(xiàn)船舶各種設(shè)備的可靠通信包括遠(yuǎn)程控制、安全監(jiān)測、航程分析、巡回檢測等系統(tǒng)。智能家居連接各種智能設(shè)備如照明設(shè)備、空調(diào)系統(tǒng)、安防系統(tǒng)等實(shí)現(xiàn)設(shè)備的互聯(lián)互通。智能醫(yī)療連接醫(yī)療設(shè)備如監(jiān)護(hù)儀、呼吸機(jī)等實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的快速通信。2. CAN物理層介紹CAN網(wǎng)絡(luò)通常由CAN控制器、CAN收發(fā)器和雙絞線組成。CAN控制器負(fù)責(zé)處理數(shù)據(jù)的收發(fā)和協(xié)議轉(zhuǎn)換。CAN收發(fā)器負(fù)責(zé)將控制器的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為差分信號進(jìn)行傳輸同時(shí)也負(fù)責(zé)將總線上的差分信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號供控制器處理。終端電阻在高速CAN總線的兩端分別連接一個電阻稱為終端電阻。終端電阻的主要作用是匹配總線阻抗(把上下兩根線的電壓拉到同一水平線上)提高信號質(zhì)量減少回波反射。一般來說終端電阻的阻值為120Ω。2.1 總線拓?fù)鋱D2.2 電平標(biāo)準(zhǔn)高速CAN使用差分信號進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸根據(jù)CAN_H和CAN_L上的電位差來判斷總線電平。顯性電平表示邏輯 0通常 CAN_H 和 CAN_L 有2V 的壓差隱性電平表示邏輯 1通常 CAN_H 和 CAN_L 有0V 的壓差。顯性電平在通信中具有優(yōu)先權(quán)能夠覆蓋隱性電平確保數(shù)據(jù)的正確傳輸。隱性電平則作為總線的空閑或監(jiān)聽狀態(tài)存在等待有節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)。2.3 CAN控制器與收發(fā)器收發(fā)器 TJA1050這里的TX RX 不需要交叉接線 VCC5V GND3. CAN協(xié)議層介紹3.1 CAN幀種類介紹CAN幀可以理解為一個由0101組成的數(shù)據(jù)包。1.數(shù)據(jù)幀Data Frame數(shù)據(jù)幀是CAN總線上用于傳輸用戶數(shù)據(jù)的幀包括必要的幀頭、標(biāo)識符、控制位、數(shù)據(jù)長度代碼、數(shù)據(jù)域、CRC校驗(yàn)碼和應(yīng)答域等部分是CAN通信中最基本和最重要的幀類型。2.遙控幀Remote Frame遙控幀用于向總線上的其他節(jié)點(diǎn)請求發(fā)送具有相同標(biāo)識符的數(shù)據(jù)幀它沒有數(shù)據(jù)域僅通過標(biāo)識符來指定所需的數(shù)據(jù)。遙控幀的幀結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)幀相似但缺少數(shù)據(jù)部分。3.錯誤幀Error Frame當(dāng)CAN總線上的任何節(jié)點(diǎn)檢測到通信錯誤時(shí)會發(fā)送錯誤幀來通知其他節(jié)點(diǎn)。錯誤幀包含錯誤標(biāo)志和錯誤界定符用于指示錯誤的存在和類型。4.過載幀Overload Frame過載幀用于在連續(xù)的數(shù)據(jù)幀或遠(yuǎn)程幀之間提供額外的延時(shí)以指示接收節(jié)點(diǎn)尚未準(zhǔn)備好接收下一個幀。當(dāng)接收節(jié)點(diǎn)因內(nèi)部條件限制而無法立即接收數(shù)據(jù)時(shí)會發(fā)送過載幀來請求發(fā)送節(jié)點(diǎn)暫停發(fā)送。5.幀間隔Interframe Space幀間隔用于隔離數(shù)據(jù)幀與前面的幀確保它們之間的時(shí)間間隔足夠長以避免總線上的沖突和數(shù)據(jù)丟失。幀間隔包括連續(xù)三個隱性位間隔段和可能存在的空閑段用于將數(shù)據(jù)幀或遠(yuǎn)程幀與前面的幀分隔開來。3.2 CAN數(shù)據(jù)幀介紹數(shù)據(jù)幀由7段組成。數(shù)據(jù)幀又分為標(biāo)準(zhǔn)幀(CAN2.0A)和擴(kuò)展幀(CAN2.0B)主要體現(xiàn)在仲裁段和控制段。1. 幀起始Frame Start功能表示數(shù)據(jù)幀的開始。特點(diǎn)由一個顯性位Dominant Bit構(gòu)成此時(shí)CAN_H為高電平如3.5VCAN_L為低電平如1.5V二者之間的電位差形成信號。2. 仲裁段Arbitration Field功能確定發(fā)送優(yōu)先級并包含標(biāo)識符IDIdentifier用于唯一標(biāo)識發(fā)送者和接收者之間的通信關(guān)系。組成標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)幀的仲裁段由11位ID和1位RTR位遠(yuǎn)程發(fā)送請求位組成。RTR位用于區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)幀顯性電平和遙控幀隱性電平。擴(kuò)展數(shù)據(jù)幀中還包含SRR位Substituted Remote Request替代的遠(yuǎn)程請求和IDE位Identifier Extension標(biāo)識符擴(kuò)展。SRR位用于指示發(fā)送方是否發(fā)送了遠(yuǎn)程請求幀IDE位用于指示標(biāo)識符字段是否使用了擴(kuò)展格式29位。3. 控制段Control Field功能包含數(shù)據(jù)長度代碼DLC用于定義數(shù)據(jù)幀中數(shù)據(jù)域的長度。IDE用于區(qū)分是標(biāo)準(zhǔn)格式0還是擴(kuò)展格式1標(biāo)識符ID長度為11 / 29。r0是一個保留位它的存在是為了將來協(xié)議擴(kuò)展預(yù)留。特點(diǎn)DLC占4位其取值范圍為0到8個字節(jié)表示數(shù)據(jù)幀中包含的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)。最多64位。4. 數(shù)據(jù)段Data Field功能包含要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是數(shù)據(jù)幀的主體部分。特點(diǎn)數(shù)據(jù)域的長度可以根據(jù)DLC字段的值從0到8個字節(jié)不等數(shù)據(jù)從最高位MSB開始傳輸。5. CRC段CRC Field功能用于檢測數(shù)據(jù)幀的傳輸錯誤。特點(diǎn)CRC循環(huán)冗余校驗(yàn)是一種通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算生成的校驗(yàn)碼發(fā)送方在發(fā)送數(shù)據(jù)幀時(shí)會根據(jù)數(shù)據(jù)計(jì)算出CRC值并將其添加到數(shù)據(jù)幀的CRC段中。接收方在接收到數(shù)據(jù)幀后會重新計(jì)算CRC值并與接收到的CRC值進(jìn)行比較相同沒有問題以確認(rèn)數(shù)據(jù)在傳輸過程中是否發(fā)生錯誤。6. 應(yīng)答段ACK Field功能用來確認(rèn)數(shù)據(jù)幀的正常接收。組成由ACK槽ACK Slot和ACK界定符兩個位構(gòu)成。當(dāng)接收節(jié)點(diǎn)成功解析了數(shù)據(jù)幀并確認(rèn)無誤后會在ACK槽中發(fā)送一個顯性位作為應(yīng)答信號。7. 幀結(jié)束Frame End功能表示數(shù)據(jù)幀的結(jié)束。特點(diǎn)由7個連續(xù)的隱性位構(gòu)成標(biāo)志著數(shù)據(jù)幀的傳輸完成。灰色的代表是顯性信號0白色的是隱性信號1淺紫色是0/1。當(dāng)11位ID不夠用的時(shí)候就擴(kuò)展成29位原本的RTR位就移到后面了原位置由SRR代替,標(biāo)準(zhǔn)下的IDE變r(jià)1這樣就有兩個保留位了。后面都是一模一樣得了。標(biāo)準(zhǔn)的RTR永遠(yuǎn)為0擴(kuò)展的SRR永遠(yuǎn)為1仲裁是一個位一個位檢測的所以說前 11 位基礎(chǔ) ID 相同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)先級是一定比擴(kuò)展格式更高的。3.3 CAN位時(shí)序CAN總線以“位同步”機(jī)制實(shí)現(xiàn)對電平的正確采樣。位數(shù)據(jù)都由四段組成同步段(SS)、傳播時(shí)間段(PTS)、相位緩沖段1(PBS1)和相位緩沖段2(PBS2)每段又由多個位時(shí)序Tq可以配置組成所謂采樣點(diǎn)是讀取總線電平并將讀到的電平作為位值的點(diǎn)。位置在 PBS1 結(jié)束處。采樣只是每隔一段時(shí)間采一次但是時(shí)間可能會產(chǎn)生誤差可能快也可能慢 如何讓SS段嚴(yán)格在波形邊緣呢就是通過同步。CAN總線通過時(shí)鐘同步機(jī)制來確保各個節(jié)點(diǎn)在通信過程中保持同步。時(shí)鐘同步機(jī)制包括硬同步和再同步兩種1.硬同步硬同步只在幀的起始位SOF處進(jìn)行。當(dāng)接收節(jié)點(diǎn)檢測到幀起始位的下降沿時(shí)會將其與自身的位時(shí)間進(jìn)行對齊從而實(shí)現(xiàn)同步。2.再同步再同步在幀的后續(xù)數(shù)據(jù)位中進(jìn)行。如果接收節(jié)點(diǎn)檢測到數(shù)據(jù)位的跳變沿不在自身的同步段內(nèi)則會通過延長或縮短相位緩沖段的時(shí)間來調(diào)整自身的位時(shí)間以重新獲得同步。再同步時(shí)PBS1和PBS2中增加或者減少的時(shí)間被稱為“再同步補(bǔ)償寬度SJW”其范圍1~4Tq。3.4 CAN仲裁機(jī)制CAN總線處于空閑狀態(tài)最先開始發(fā)送消息的單元獲得發(fā)送權(quán)。先到先得多個單元同時(shí)開始發(fā)送時(shí)從仲裁段(報(bào)文ID)的第一位開始進(jìn)行仲裁。仲裁原理如下1. 標(biāo)識符優(yōu)先級CAN總線中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)幀的起始部分為數(shù)據(jù)的標(biāo)識符ID。這個標(biāo)識符不僅用于區(qū)分消息還表示消息的優(yōu)先級。在CAN 2.0標(biāo)準(zhǔn)中標(biāo)識符可以是11位或29位對于擴(kuò)展幀。標(biāo)識符的數(shù)值越小優(yōu)先級越高。例如在11位標(biāo)識符的情況下ID為0x000的消息具有最高優(yōu)先級而ID為0x7FF的消息具有最低優(yōu)先級。2. 逐位仲裁當(dāng)兩個或兩個以上的節(jié)點(diǎn)同時(shí)開始傳送報(bào)文時(shí)就會產(chǎn)生總線訪問沖突。此時(shí)各節(jié)點(diǎn)會按照標(biāo)識符的位順序逐位進(jìn)行仲裁。在仲裁過程中每個節(jié)點(diǎn)都會將自己發(fā)送的電平與總線上的電平進(jìn)行比較。如果電平相同則節(jié)點(diǎn)繼續(xù)發(fā)送下一位如果電平不同則優(yōu)先級低的節(jié)點(diǎn)停止發(fā)送而優(yōu)先級高的節(jié)點(diǎn)繼續(xù)發(fā)送。這種仲裁方式是非破壞性的即優(yōu)先級低的節(jié)點(diǎn)在仲裁過程中不會破壞總線上已經(jīng)存在的數(shù)據(jù)。3. 顯性電平優(yōu)先在CAN總線上顯性電平邏輯0的優(yōu)先級高于隱性電平邏輯1。因此在仲裁過程中如果某個節(jié)點(diǎn)發(fā)送的是隱性電平但檢測到總線上存在顯性電平那么該節(jié)點(diǎn)就會知道有更高優(yōu)先級的消息正在發(fā)送并主動停止發(fā)送。一旦仲裁結(jié)束優(yōu)先級最高的節(jié)點(diǎn)將獲得總線控制權(quán)并開始傳輸數(shù)據(jù)。其他節(jié)點(diǎn)則成為接收節(jié)點(diǎn)并監(jiān)聽總線上的數(shù)據(jù)并會自動檢測總線空閑在第一時(shí)間再次嘗試發(fā)送。4. STM32 CAN控制器介紹4.1 CAN控制器介紹STM32的bxCAN即基本擴(kuò)展CANBasic Extend CAN是STM32微控制器系列中集成的CAN控制器模塊。1. 協(xié)議支持支持CAN協(xié)議2.0A只認(rèn)識標(biāo)準(zhǔn)格式和2.0B的主動模式都認(rèn)識。B的被動會扔掉擴(kuò)展格式 也相當(dāng)于不認(rèn)識。2. 高波特率波特率最高可達(dá)1兆位/秒。 波特率一致雙方才可以進(jìn)行通信。3. 時(shí)間觸發(fā)通信支持時(shí)間觸發(fā)通信功能CAN的硬件內(nèi)部定時(shí)器可以在TX/RX的幀起始位的采樣點(diǎn)位置生成時(shí)間戳。4. 發(fā)送功能具有3個發(fā)送郵箱可以認(rèn)為是緩存發(fā)送報(bào)文的優(yōu)先級特性可軟件配置。記錄發(fā)送SOFStart Of Frame幀起始時(shí)刻的時(shí)間。5. 接收功能具有3級深度的2個FIFOFirst In First Out先進(jìn)先出隊(duì)列每個FIFO有三個郵箱都可以存放3個完整的報(bào)文完全由硬件管理。 共有14個位寬可變的過濾器組不想要的報(bào)文過濾掉部分STM32型號可能支持更多由整個CAN共享用于篩選有效報(bào)文。記錄接收SOF時(shí)刻的時(shí)間。支持禁止自動重傳模式。4.2 CAN控制器模式CAN控制器的工作模式有三種初始化模式、正常模式和睡眠模式。睡眠模式在睡眠模式下CAN控制器的時(shí)鐘停止以降低功耗。但軟件仍然可以訪問郵箱寄存器。初始化模式在初始化模式下禁止報(bào)文的接收和發(fā)送并且CANTX引腳輸出隱性位高電平。此時(shí)可以對CAN控制器的相關(guān)寄存器進(jìn)行配置如位時(shí)間特性CAN_BTR和控制CAN_MCR等。正常模式作為總線的正常節(jié)點(diǎn)可以向總線發(fā)送或接收數(shù)據(jù)。CAN控制器的測試模式有三種靜默模式、環(huán)回模式和環(huán)回靜默模式主要用于特定的測試或調(diào)試目的以確保CAN控制器的功能正常。1. 靜默模式相當(dāng)于只能收 不能發(fā)特點(diǎn)在靜默模式下CAN控制器可以正常地接收數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀但只能發(fā)出1隱性位而不能真正發(fā)送報(bào)文。這意味著雖然CAN控制器在嘗試發(fā)送數(shù)據(jù)但實(shí)際上它并沒有在CAN總線上產(chǎn)生任何顯性位因此不會對總線上的其他節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生影響。應(yīng)用場景靜默模式通常用于分析CAN總線的活動而不會對總線上的其他通信造成干擾。開發(fā)人員可以使用此模式來觀察總線上的數(shù)據(jù)流而無需擔(dān)心他們的測試設(shè)備會發(fā)送出不必要的報(bào)文。2. 環(huán)回模式特點(diǎn)在環(huán)回模式下CAN控制器會把發(fā)送的報(bào)文當(dāng)作接收的報(bào)文并保存如果可以通過接收過濾)。這意味著當(dāng)CAN控制器發(fā)送一個報(bào)文時(shí)它會立即在自己的接收緩沖區(qū)中看到這個報(bào)文就像它是從總線上接收到的一樣但可能對外部總線產(chǎn)生干擾。應(yīng)用場景環(huán)回模式通常用于自測試以驗(yàn)證CAN控制器的發(fā)送和接收功能是否正常。通過發(fā)送一個報(bào)文并檢查它是否被正確接收開發(fā)人員可以確保CAN控制器的硬件和固件都按預(yù)期工作。3. 環(huán)回靜默模式特點(diǎn)環(huán)回靜默模式結(jié)合了靜默模式和環(huán)回模式的特點(diǎn)。是環(huán)回模式的“安全版”。在該模式下CANRX引腳與CAN總線斷開同時(shí)CANTX引腳被驅(qū)動到隱性位狀態(tài)。這意味著雖然CAN控制器在嘗試發(fā)送報(bào)文但它實(shí)際上并沒有在CAN總線上產(chǎn)生任何顯性位并且它會將發(fā)送的報(bào)文視為接收到的報(bào)文。應(yīng)用場景環(huán)回靜默模式通常用于“熱自測試”即可以在不影響CANTX和CANRX所連接的整個CAN系統(tǒng)的情況下進(jìn)行測試。這種模式允許開發(fā)人員在不干擾總線上其他通信的情況下驗(yàn)證CAN控制器的發(fā)送和接收功能。4.3CAN控制器框圖CAN控制內(nèi)核包含各種控制/狀態(tài)/配置寄存器用于配置CAN控制器的模式、波特率等參數(shù)。發(fā)送郵箱Transmit Mailbox用來緩存待發(fā)送的CAN報(bào)文。STM32等微控制器通常具有多個發(fā)送郵箱如3個以支持同時(shí)緩存多個報(bào)文。接收FIFOFirst In First Out緩存接收到的有效CAN報(bào)文。CAN控制器通常具有多個接收FIFO如2個以提高接收效率。接收過濾器Receive Filter篩選接收到的CAN報(bào)文只將符合特定條件的報(bào)文保存到接收FIFO中。這有助于減少CPU的處理負(fù)擔(dān)提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。c8t6這塊板子上是有14個的。一個芯片里的過濾器都是共享的。之前說過CAN這個協(xié)議里面每個設(shè)備都可以做主機(jī)是一個多主機(jī)的通信協(xié)議所以沒有所謂的主機(jī)從機(jī)的關(guān)系只不過CAN2是在內(nèi)部要讀寫控制器的訪問的話要通過CAN1去間接的訪問。只不過是在結(jié)構(gòu)上看起來像主從的關(guān)系而已。實(shí)際上是平等的關(guān)系 .發(fā)送處理過程首先選擇一個空置的郵箱數(shù)據(jù)塞入進(jìn)去之后就進(jìn)入了掛號的狀態(tài)接下來他就等待自己成為最高優(yōu)先級的郵箱因?yàn)槿齻€郵箱不一定說你塞進(jìn)去的就是最高級的需要等待。之后變成了預(yù)定的狀態(tài)等待總線是空閑的狀態(tài)?？偩€空閑就發(fā)送成功之后回到了空置狀態(tài)。但發(fā)送失敗也會變成空置雖然名字叫的一樣但是實(shí)際上與其他兩個還有區(qū)別的。接收處理過程先選擇一個FIFO一開始是空的狀態(tài)收到一個報(bào)文 就放到第一層中變成掛號1的狀態(tài)第二個收的放第二層掛號2的狀態(tài)。如果三個已經(jīng)滿了的話在收到一個報(bào)文就會溢出也就是說后面發(fā)出的報(bào)文就不接收了。這個時(shí)候就該CPU去讀取這個數(shù)據(jù)了先進(jìn)后出的一個模式所以說 讀的順序?qū)嶋H是3-2-1。有效報(bào)文指的是數(shù)據(jù)幀直到EOF段的最后一位都沒有錯誤且通過過濾器組對標(biāo)識符過濾。接收過濾器當(dāng)總線上報(bào)文數(shù)據(jù)量很大時(shí)總線上的設(shè)備會頻繁獲取報(bào)文占用CPU。過濾器的存在選擇性接收有效報(bào)文減輕系統(tǒng)負(fù)擔(dān)。STM32的CAN控制器支持配置過濾器組每個過濾器組包含2個32位的寄存器CAN_FxR1和CAN_FxR2 用于存儲要篩選的ID或掩碼。 對于STM32F103C8T6 如果只有一個CAN控制器 則可以配置14個過濾器組 對應(yīng)的編號為0到13。過濾器可以配置為不同的位寬以適應(yīng)不同長度的CAN ID。常見的位寬包括16位用于標(biāo)準(zhǔn)幀和32位用于擴(kuò)展幀。選擇模式可設(shè)置屏蔽位模式或標(biāo)識符列表模式寄存器內(nèi)容的功能就有所區(qū)別。屏蔽位模式可以選擇出一組符合條件的報(bào)文。寄存器內(nèi)容功能是否符合條件。指定幾位標(biāo)識符列表模式可以選擇出幾個特定ID的報(bào)文。寄存器內(nèi)容功能就是標(biāo)識符本身。全指定4.4 CAN控制器位時(shí)序SS----PTSPBS1------PBS2 。 波特率在二進(jìn)制的條件下跟比特率是一樣的。比特率就是一秒的時(shí)間可以傳輸多少位。 倒數(shù)就是波特率。SS段固定是一個TqBS1和BS2都是可以通過寄存器進(jìn)行配置的Tq也是可以配置的這里的Tpclk大小為36M因?yàn)槲覀兊腷xCAN是掛載到ABP1里面。所以就是1/36M。設(shè)TS18、TS27、BRP3波特率 36000 / [( 9 8 1 ) * 4] 500Kbps。注意通信雙方波特率需要一致才能通信成功。5. CAN寄存器及庫函數(shù)介紹CAN的寄存器主要分為3類控制和狀態(tài)寄存器、郵箱寄存器、過濾器寄存器。控制和狀態(tài)寄存器主控制器主要關(guān)注的是第0位 INRQ這一位。那么如何看總線達(dá)到了空閑的狀態(tài)呢就看里面有沒有連續(xù)的11個隱性位就做好了收發(fā)的準(zhǔn)備。發(fā)送狀態(tài)寄存器只要關(guān)注IME0-1-2這三位。位時(shí)序寄存器配置上面說過的那個公式里的數(shù)值。BRP TS1 TS2 SJW跳躍1-4Tq郵箱寄存器除了下述例外發(fā)送和接收郵箱幾乎一樣:1.CAN_RDTxR寄存器的FMI域;2.接收郵箱是只讀的;3.發(fā)送郵箱只有在它為空時(shí)才是可寫的CAN TSR寄存器的相應(yīng)TME位為’1表示發(fā)送郵箱為空。共有3個發(fā)送郵箱和2個接收郵箱。每個接收郵箱為3級深度的FIFO并且只能訪問FIFO中最先收到的報(bào)文每個郵箱包含4個寄存器。發(fā)送郵箱標(biāo)識符寄存器有3個 x0,1,2首先要確定數(shù)據(jù)幀是標(biāo)準(zhǔn)格式STID還是擴(kuò)展格式EXID。位數(shù)不同。發(fā)送郵箱數(shù)據(jù)長度和時(shí)間戳寄存器只需要關(guān)注一位DLC 發(fā)送數(shù)據(jù)的長度。發(fā)送郵箱低字節(jié)數(shù)據(jù)寄存器因?yàn)槲覀冏疃喟l(fā)送的數(shù)據(jù)是64位的 也就是八個字節(jié)一個寄存器最多保存四個字節(jié)所以這里分成了兩個寄存器 分別存低和高。接下來看接收的寄存器。依舊是DLC位數(shù)據(jù)的長度。也是有高低兩個數(shù)據(jù)寄存器的。過濾器寄存器主要關(guān)注的是第0位確定工作模式。像c8t6之前說過過濾器組只有14個 所以就是0-13位。每個過濾器組配置為屏蔽位或列表模式。上面是確定工作模式 這里就是確定位寬。關(guān)聯(lián)寄存器用于確定接收到的報(bào)文通過過濾之后進(jìn)入FIFO0還是1,。用到那個 就對應(yīng)激活那個。每個過濾器組 都包含兩個32位的寄存器CAN_FxR1和CAN_FxR2 用于存儲要篩選的ID或掩碼。庫函數(shù)HAL_CAN_Init 初始化HAL_CAN_ConfigFilter 配置過濾器HAL_CAN_Start 開始正常工作HAL_CAN_AddTxMessage 發(fā)送數(shù)據(jù)HAL_CAN_GetRxMessage 接收數(shù)據(jù)HAL_CAN_GetTxMailboxesFreeLevel 等待發(fā)送完成HAL_CAN_GetRxFifoFillLevel 等待接收完成6. CAN基本驅(qū)動流程小實(shí)驗(yàn)CAN收發(fā)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 使用回環(huán)模式實(shí)現(xiàn)自發(fā)自收2. 兩個CAN設(shè)備實(shí)現(xiàn)收發(fā)。硬件清單TJA1050上官二號ST-LinkUSB轉(zhuǎn)TTL老規(guī)矩 創(chuàng)建CAN的文件夾然后我們這里也會涉及按下key1開始發(fā)送數(shù)據(jù)?！捌贰蹦Хò鬰an驅(qū)動#include can.h后編譯 #include can.h #include stdio.h CAN_HandleTypeDef can_handle {0}; //全局變量 結(jié)構(gòu)體句柄 初始為0 void can_init(void) { can_handle.Instance CAN1; //基地址 can_handle.Init.Mode CAN_MODE_NORMAL; //工作模式正常模式CAN_MODE_LOOPBACK回環(huán) can_handle.Init.Prescaler 4; //預(yù)分頻器 配置Tq 實(shí)際上是設(shè)定BRP1的值 can_handle.Init.TimeSeg1 CAN_BS1_9TQ; //配置BS1當(dāng)時(shí)設(shè)的TS1為8 要1 can_handle.Init.TimeSeg2 CAN_BS2_8TQ; //同樣 718 can_handle.Init.SyncJumpWidth CAN_SJW_1TQ; //跳躍1個Tq can_handle.Init.AutoBusOff DISABLE; /* 禁止自動離線管理 */ can_handle.Init.AutoRetransmission DISABLE; /* 禁止自動重發(fā) */ can_handle.Init.AutoWakeUp DISABLE; /* 禁止自動喚醒 */ can_handle.Init.ReceiveFifoLocked DISABLE; /* 禁止接收FIFO鎖定 */ can_handle.Init.TimeTriggeredMode DISABLE; /* 禁止時(shí)間觸發(fā)通信模式 */ can_handle.Init.TransmitFifoPriority DISABLE; /* 禁止發(fā)送FIFO優(yōu)先級 */ HAL_CAN_Init(can_handle); //初始化 參數(shù)為句柄 CAN_FilterTypeDef can_filterconfig {0}; //參數(shù)2的結(jié)構(gòu)體句柄 初始0 can_filterconfig.FilterMode CAN_FILTERMODE_IDMASK; //工作模式掩碼還有列表 can_filterconfig.FilterScale CAN_FILTERSCALE_32BIT;//寬度 16 or 32 拓展幀選32 can_filterconfig.FilterIdHigh 0; //不過濾任何東西確保都能收到 都設(shè)置0 can_filterconfig.FilterIdLow 0; can_filterconfig.FilterMaskIdHigh 0; can_filterconfig.FilterMaskIdLow 0; can_filterconfig.FilterBank 0; //0-13個寄存器 指定用哪個 can_filterconfig.FilterFIFOAssignment CAN_FILTER_FIFO0; //過濾之后進(jìn)入到FIFO0 can_filterconfig.FilterActivation CAN_FILTER_ENABLE; //過濾器使能 can_filterconfig.SlaveStartFilterBank 14; //對于單can無意義 但實(shí)際意義是低于14的過濾器組歸CAN1等于或大于的歸CAN2 HAL_CAN_ConfigFilter(can_handle, can_filterconfig); //配置過濾器 HAL_CAN_Start(can_handle); //開始工作 } void HAL_CAN_MspInit(CAN_HandleTypeDef *hcan) //配置時(shí)鐘 gpio 中斷 { __HAL_RCC_CAN1_CLK_ENABLE(); __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); GPIO_InitTypeDef gpio_initstruct;//查手冊 CAN的TX對應(yīng)PA12RX對應(yīng)PA11 gpio_initstruct.Pin GPIO_PIN_12; gpio_initstruct.Mode GPIO_MODE_AF_PP; //復(fù)用推挽輸出 gpio_initstruct.Pull GPIO_PULLUP; gpio_initstruct.Speed GPIO_SPEED_FREQ_HIGH; HAL_GPIO_Init(GPIOA, gpio_initstruct); gpio_initstruct.Pin GPIO_PIN_11; gpio_initstruct.Mode GPIO_MODE_INPUT; //復(fù)用輸入 HAL_GPIO_Init(GPIOA, gpio_initstruct); } //發(fā)送的id因?yàn)橛玫氖菙U(kuò)展模式29位具體的data長度 void can_send_data(uint32_t id, uint8_t *buf, uint8_t len) { CAN_TxHeaderTypeDef tx_header {0}; //第二個參數(shù)-結(jié)構(gòu)體的定義。 uint32_t tx_mail CAN_TX_MAILBOX0; //郵箱定義 tx_header.ExtId id; //ExtId 擴(kuò)展幀 和StdId 標(biāo)準(zhǔn)幀 配置一個即可 tx_header.DLC len; //長度 tx_header.IDE CAN_ID_EXT; //擴(kuò)展幀 tx_header.RTR CAN_RTR_DATA; //數(shù)據(jù)幀還是遙控幀 HAL_CAN_AddTxMessage(can_handle, tx_header, buf, tx_mail); // 句柄、 結(jié)構(gòu)體、 具體data、指定發(fā)的郵箱 while(HAL_CAN_GetTxMailboxesFreeLevel(can_handle) ! 3);//不等于3 就一直空循環(huán) // 會返回當(dāng)前空閑的發(fā)送郵箱數(shù)量等待發(fā)完 uint8_t i 0; printf(發(fā)送數(shù)據(jù)\r\n); //stdio.h for(i 0; i len; i) printf(%X , buf[i]); //%X以十六進(jìn)制大寫形式輸出 printf(\r\n); } //返回值 接收了多少個字節(jié) uint8_t can_receive_data(uint8_t *buf) //接收的數(shù)據(jù)通過指針的類型傳出 {//只需要定義一個空的結(jié)構(gòu)體變量把地址傳進(jìn)去函數(shù)會自己把收到的 ID、幀類型、數(shù)據(jù)長度填進(jìn)去。 CAN_RxHeaderTypeDef rx_header {0};//只需要定義一個空的結(jié)構(gòu)體變量函數(shù)會自己填進(jìn)去。 //返回 FIFO0 中已填充的報(bào)文數(shù)量。 if(HAL_CAN_GetRxFifoFillLevel(can_handle, CAN_RX_FIFO0) 0)//判斷FIFO0是否為空 return 0; //句柄、指定哪個在FIFO取、數(shù)據(jù)的頭、具體的數(shù)據(jù) HAL_CAN_GetRxMessage(can_handle, CAN_RX_FIFO0, rx_header, buf); uint8_t i 0; printf(接收數(shù)據(jù)\r\n); for(i 0; i rx_header.DLC; i) printf(%X , buf[i]); printf(\r\n); return rx_header.DLC; }#ifndef __CAN_H__ #define __CAN_H__ #include sys.h void can_init(void); void can_send_data(uint32_t id, uint8_t *buf, uint8_t len); uint8_t can_receive_data(uint8_t *buf); #endif#include sys.h #include delay.h #include led.h #include uart1.h #include can.h #include key.h uint8_t data_send[8] {0x11, 0x22, 0x33, 0x44, 0x55, 0x66, 0x77, 0x88}; uint8_t data_receive[8]; int main(void) { HAL_Init(); /* 初始化HAL庫 */ stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9); /* 設(shè)置時(shí)鐘, 72Mhz */ led_init(); /* 初始化LED燈 */ uart1_init(115200); can_init(); key_init(); printf(hello world!\r\n); uint8_t i 0; while(1) { if(key_scan() 1) { for(i 0; i 8; i) data_send[i]; can_send_data(0x12345678, data_send, 8);// 指定發(fā)送的數(shù)據(jù) 長度 } can_receive_data(data_receive); } }Init當(dāng)中 設(shè)置LOOPBACK環(huán)回的時(shí)候 實(shí)現(xiàn)的是自發(fā)自收如果要接到總線上去的時(shí)候只需要將這個改成正常工作模式NORMAL就可以。如果要多個節(jié)點(diǎn) 就像上面圖的那樣接線就可以注意不要交叉接線。