STM32的CAN應(yīng)用指南

CAN協(xié)議的特點(diǎn)：

1、多主機(jī)控制。在總線空閑時(shí)，所有單元都可以發(fā)送消息，若兩個(gè)以上同時(shí)開始發(fā)送消息，根據(jù)標(biāo)識(shí)符來(lái)決定優(yōu)先級(jí)。優(yōu)先級(jí)高的先發(fā)送。

2、系統(tǒng)的若軟性。與總線相連的單元沒有類似地址的信息。因此在總線上增加單元時(shí)，應(yīng)用層程序基本不需要改變。

3、通信速度快，通信距離遠(yuǎn)。最高1Mbps（距離小于40M），最遠(yuǎn)可達(dá)10Km（速率低于5Kbps）。

4、具有錯(cuò)誤檢測(cè)、錯(cuò)誤通知和錯(cuò)誤恢復(fù)功能。所有單元都可以檢測(cè)錯(cuò)誤，檢測(cè)出錯(cuò)誤的單元會(huì)立即同時(shí)通知其他所有單元，正在發(fā)送消息的單元一旦檢測(cè)出錯(cuò)誤，會(huì)強(qiáng)制結(jié)束當(dāng)前的發(fā)送。前置結(jié)束發(fā)送的單元會(huì)不斷反復(fù)地重新發(fā)送該消息直到發(fā)送成功。

5、故障封閉功能。CAN可以判斷出錯(cuò)誤的類型是總線上的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤還是持續(xù)的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。由此功能，當(dāng)總線上發(fā)生持續(xù)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤時(shí)，可以將引起此故障的單元從總線上隔離出去。

6、連接節(jié)點(diǎn)多。CAN總線是可同時(shí)連接多個(gè)單元的總線。可連接的單元總數(shù)理論上是沒有限制的。單實(shí)際上受到時(shí)間延遲和電氣負(fù)載的限制。降低通信速度，可連接單元增加。反之，反之。

STM32的CAN時(shí)間特性（有關(guān)波特率）：

與CAN2.0B的協(xié)議內(nèi)容相比，STM32的CAN時(shí)間特性稍微有些區(qū)別。STM32把傳播時(shí)間段和相位緩沖段1合并了，因此STM32的CAN一個(gè)位只有3段：同步段（SYNC_SEG）、時(shí)間段1（BS1）和時(shí)間段2（BS2）。STM的BS1段可以設(shè)置為1-16個(gè)時(shí)間單元，剛好等于傳播時(shí)間段和相位緩沖段1之和。

波特率=1/正常的位時(shí)間

正常的位時(shí)間=1×tq+tbs1+tbs2

其中：tbps1=tq×（TS1[3:0]+1）

tbps2=tq×（TS2[3:0]+1）

tq=(BRP[9:0]+1)×tpclk

tq是一個(gè)時(shí)間單元

tpclk是APB時(shí)鐘的時(shí)間周期

因此，我們只需要知道BS1和BS2的設(shè)置，以及APB1的時(shí)鐘頻率（一般為36MHz），就可以方便的計(jì)算出波特率。比如設(shè)置TS1=6，TS2=7和BRP=4，在APB1頻率為36MHz的條件下，即可得到CAN通信的波特率=36000/[(7+8+1)*5]=450Kbps。

要用到的寄存器：

主控制寄存器CAN_MCR：控制進(jìn)退初始化，發(fā)送FIFO優(yōu)先級(jí)。

時(shí)序寄存器CAN_BTR：用來(lái)設(shè)置分頻、Tbps、Tbs2以及Tsjw等非常重要的參數(shù)，直接決定了CAN的波特率。另外還可以設(shè)置工作模式（靜默模式、環(huán)回模式）等。

發(fā)送郵箱標(biāo)識(shí)符寄存器CAN_TIxR：該寄存器用來(lái)設(shè)置標(biāo)識(shí)符（包括擴(kuò)展標(biāo)識(shí)符），另外還可以設(shè)置幀類型。

發(fā)送郵箱數(shù)據(jù)長(zhǎng)度和時(shí)間戳寄存器CAN_TDTxR:用來(lái)設(shè)置數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。

發(fā)送郵箱低字節(jié)數(shù)據(jù)寄存器CAN_TDLxR：用來(lái)存儲(chǔ)將要發(fā)送的數(shù)據(jù)，只能存儲(chǔ)低4個(gè)字節(jié)。

發(fā)送郵箱高字節(jié)數(shù)據(jù)寄存器CAN_TDHxR：用來(lái)存儲(chǔ)將要發(fā)送的高4個(gè)字節(jié)。

接收FIFO郵箱標(biāo)識(shí)符寄存器CAN_RIxR：該寄存器用來(lái)保存接收到的報(bào)文標(biāo)識(shí)符等信息，通過讀該寄存器獲取相關(guān)信息。

接收FIFO郵箱數(shù)據(jù)長(zhǎng)度和時(shí)間戳寄存器CAN_RDTxR；接收FIFO郵箱低字節(jié)數(shù)據(jù)寄存器CAN_RDLxR；接收FIFO郵箱高字節(jié)數(shù)據(jù)寄存器CAN_RDHxR，同發(fā)送。

過濾器模式寄存器CAN_FM1R：設(shè)置各濾波器組的工作模式，對(duì)28個(gè)濾波器組的工作模式，都可以通過該寄存器設(shè)置，不過該寄存器必須在濾波器處于初始化模式下才可以設(shè)置。

過濾器位寬寄存器CAN_FS1R：用于設(shè)置各濾波器組的位寬。其他同上。

上述兩個(gè)寄存器用來(lái)設(shè)置過濾器。

如FSCx=1，F(xiàn)BMx=0：那么其中第x個(gè)寄存器組就被設(shè)置為1個(gè)32位過濾器-標(biāo)識(shí)符屏蔽，此時(shí)本濾波器組可以設(shè)置成1個(gè)過濾器。（見參考手冊(cè)P432）

如FSCx=1，F(xiàn)BMx=1：那么其中第x個(gè)寄存器組就被設(shè)置為2個(gè)32位過濾器-標(biāo)識(shí)符列表，此時(shí)本濾波器組可以設(shè)置成2個(gè)過濾器。

如FSCx=0，F(xiàn)BMx=1：那么其中第x個(gè)寄存器組就被設(shè)置為2個(gè)16位過濾器-標(biāo)識(shí)符屏蔽，此時(shí)本濾波器組可以設(shè)置成2個(gè)過濾器。

如FSCx=0，F(xiàn)BMx=0：那么其中第x個(gè)寄存器組就被設(shè)置為4個(gè)16位過濾器-標(biāo)識(shí)符列表，此時(shí)本濾波器組可以設(shè)置成4個(gè)過濾器。

28個(gè)過濾器組可以被設(shè)置為遠(yuǎn)大于28個(gè)過濾器數(shù)目。

每個(gè)FIFO各自對(duì)其關(guān)聯(lián)的過濾器進(jìn)行編號(hào)。過濾器組關(guān)聯(lián)設(shè)置通過寄存器CAN_FFA1R即過濾器FIFO關(guān)聯(lián)寄存器來(lái)設(shè)置。

過濾器激活寄存器CAN_FA1R：該寄存器來(lái)控制過濾器的激活與否。1開啟0關(guān)閉。

過濾器組i的寄存器x CAN_FiRx：用來(lái)存放過濾參數(shù)。

STM32 CAN總線初始化步驟：

1、配置相關(guān)引腳的復(fù)用功能，使能CAN時(shí)鐘。

使能CAN時(shí)鐘，通過APB1ENR的第25位來(lái)設(shè)置。其次要設(shè)置CAN的相關(guān)引腳為復(fù)用輸出，設(shè)置為上拉輸入（CAN_RX），設(shè)置為復(fù)用輸出（CAN_TX），并使能PA口的時(shí)鐘。

2、設(shè)置CAN工作模式及波特率等。

先設(shè)置CAN_MCR寄存器的INRQ位，讓CAN進(jìn)入初始化模式，然后設(shè)置CAN_MCR的其他相關(guān)控制位，再通過CAN_BTR設(shè)置波特率和工作模式（正常模式/環(huán)回模式）等信息。最后設(shè)置INRQ為0，退出初始化模式。

3、設(shè)置濾波器。

設(shè)置CAN_FMR的FINIT位，讓過濾器組工作在初始化模式下，然后設(shè)置濾波器組0的工作模式以及標(biāo)識(shí)符ID和屏蔽為。最后激活濾波器。并退出濾波器初始化模式。如果用到中斷，還要配置中斷模式。

具體的：

如何初始化CAN：

1、使能相關(guān)時(shí)鐘（PORTA時(shí)鐘，CAN時(shí)鐘），初始化引腳RX和TX。

2、設(shè)置CAN_MCR，退出睡眠模式，同時(shí)設(shè)置參數(shù)?；臼撬形磺辶恪ｊP(guān)于睡眠模式，CAN在復(fù)位后都是進(jìn)入睡眠模式，當(dāng)然也可以設(shè)置自動(dòng)喚醒模式等。

3、請(qǐng)求CAN進(jìn)入初始化模式，對(duì)CAN_MSR的位0置1。等待進(jìn)入初始化，檢驗(yàn)MCR位0 INAK的值，當(dāng)真正變?yōu)?的時(shí)候，在進(jìn)行下一步。因?yàn)檫@個(gè)過程可能不是瞬間完成的，如果當(dāng)前有CAN活動(dòng)，就會(huì)等到本次活動(dòng)結(jié)束后再進(jìn)入初始化模式，硬件對(duì)INAK位置1。

4、設(shè)置CAN_MCR的各位，位2-位7。設(shè)置位時(shí)序寄存器CAN_BTR的各位，在這里可以設(shè)置靜默模式、環(huán)回模式、波特率。

5、請(qǐng)求CAN退出初始化模式。設(shè)置MCR的位0.等待完全退出初始化模式，通過檢驗(yàn)MSR的位。

6、初始化過濾器（初始化寄存器不是在CAN初始化模式下進(jìn)行的，而是過濾器組工作到初始化模式）。設(shè)置過濾器主控寄存器CAN_FMR的位0，使過濾器組工作在初始化模式。

7、設(shè)置過濾器激活寄存器CAN_FA1R來(lái)禁用相應(yīng)的過濾器，因?yàn)橹挥袑?duì)相應(yīng)位清零或者對(duì)CAN_FME的FINIT位設(shè)置位1，才能修改相應(yīng)的過濾器寄存器CAN_FiRx。

8、設(shè)置過濾器模式CAN_FM1R（標(biāo)識(shí)符屏蔽模式or標(biāo)識(shí)符列表模式）；設(shè)置過濾器位寬寄存器CAN_FS1R（1個(gè)32位的過濾器or2個(gè)16位的過濾器）；設(shè)置過濾器FIFO關(guān)聯(lián)寄存器CAN_FFA1R（過濾器關(guān)聯(lián)到FIFO0還是FIFO1當(dāng)中）。

9、填寫過濾器標(biāo)識(shí)和屏蔽。通過設(shè)置寄存器CAN_FiR1和CAN_FiR2來(lái)設(shè)置標(biāo)識(shí)（ID）和屏蔽（MASK）。

10、激活過濾器，CAN_FA1R位0設(shè)置為1。

11、過濾器進(jìn)入正常工作模式，CAN_FMR位0清零

如何發(fā)送一個(gè)報(bào)文：

1、判斷三個(gè)郵箱中哪個(gè)為空（CAN_TSR的位26位27位28），哪個(gè)為空用哪個(gè)？如果沒有空郵箱，則退出本次發(fā)送過程。

2、清除發(fā)送郵箱標(biāo)識(shí)符寄存器（因?yàn)橐顚懶碌臉?biāo)識(shí)符）。

3、設(shè)置發(fā)送郵箱的標(biāo)識(shí)符寄存器CAN_TIxR。

4、設(shè)置發(fā)送郵箱的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度和時(shí)間戳寄存器CAN_TDTxR。

5、填寫要發(fā)送的數(shù)據(jù)，即設(shè)置發(fā)送郵箱高低字節(jié)數(shù)據(jù)寄存器CAN_TDHxR和CAN_TDLxR。

6、對(duì)標(biāo)識(shí)符寄存器CAN_TIxR的位0即TXRQ位置1，來(lái)請(qǐng)求發(fā)送郵箱的數(shù)據(jù)。當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)送完成后，硬件對(duì)其清零。

7、查詢發(fā)送狀態(tài)，通過查詢發(fā)送狀態(tài)寄存器CAN_TSR。基本查詢?nèi)齻€(gè)狀態(tài)參數(shù)。位0 RQCP1郵箱0（不一定是0，看使用的是哪個(gè)郵箱了）請(qǐng)求完成；位1 TXOK0郵箱0發(fā)送成功；位26發(fā)送郵箱0位為空，沒有等待發(fā)送的報(bào)文。當(dāng)這三項(xiàng)都成功后，返回發(fā)送成功。

如何接收一個(gè)報(bào)文：

1、查詢FIFO里面是否存在有效報(bào)文，查詢接收FIFO0寄存器CAN_RF0R的位1:0當(dāng)前接收FIFO中存放的報(bào)文數(shù)目。如果有數(shù)據(jù)，下一步將數(shù)據(jù)讀出。

2、判斷標(biāo)識(shí)符類型，接收來(lái)的報(bào)文是采用標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)符還是擴(kuò)展標(biāo)識(shí)符。CAN_RIxR的位2 IDE。

3、根據(jù)不同類型的標(biāo)識(shí)符來(lái)做不同的操作。具體可查看CAN_RIxR的位31:3。擴(kuò)展標(biāo)識(shí)符低字節(jié)存在位20:3。擴(kuò)展標(biāo)識(shí)符或標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)符存在位31:21。擴(kuò)展標(biāo)識(shí)符39位，標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)符11位。

4、查詢CAN_RIxR的位1來(lái)判定是數(shù)據(jù)幀還是遠(yuǎn)程幀。

5、查詢CAN_RDTxR位3:0獲取數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。

6、讀取接收FIFO郵箱高低字節(jié)數(shù)據(jù)寄存器CAN_RDLxR和CAN_RDHxR。

7、釋放FIFO郵箱。CAN_RF0R的位5。

如何使CAN接收工作在中斷模式下：

1、通過寄存器CAN_IER來(lái)設(shè)置中斷使能，正常情況下使用位1，F(xiàn)MPIE0：FIFO0消息掛號(hào)中斷使能置1。

2、中斷分組

3、寫中斷處理函數(shù)（較自由）。可以通過設(shè)置中斷使能來(lái)屏蔽有寫中斷，如果中斷都打開的話就需要在中斷處理函數(shù)里面來(lái)進(jìn)行判斷處理。因?yàn)槊總€(gè)CAN只有4個(gè)主中斷，即發(fā)送中斷、接收FIFO0中斷、接收FIFO1中斷和SCE中斷。