STM32——CAN通讯

STM32-CAN通讯

一、发送和接收流程

can通讯传输的是一种差分信号，关于具体的硬件电路略。

1、发送流程

• 前置工作：如 时钟的开启、引脚的配置；CAN邮箱和模式等配置参考下面或HAL库选择

• 选择一个空置的邮箱（判断空置：CAN_TSR的TMEx位）；

• 在这个空置邮箱中按数据帧格式设置ID、数据长度以及要发送的数据；

• 请求发送（CAN_TIxR 的 TXRQ = 1 ）；

• 后面的是硬件来实现的（这个过程可以被软件打断）：

  • 邮箱挂号（等优先）；
  • 预定（等总线）；
  • 发送；
  • 空置。

2、接收流程

• 前置工作略
• 配置过滤器：给过滤器绑定一个FIFO，之后以FIFO0为例；
• 硬件自动处理：收到报文后挂号到FIFO0（绑定的）的空闲邮箱深度；如果邮箱深度，再收到报文会溢出；
  • 这个挂号和溢出都可以触发中断
• 软件接收：有个邮箱深度里挂过一次号即存一个报文，所以，可以通过挂号的数量来获取到存进来的报文数量。具体参考寄存器的位。

二、数据帧格式

• 标准帧

  • 仲裁段：
    • SOF : 帧起始，1bit
    • ID : 11bit
    • RTR : 1bit ------------------- 0数据帧；1远程帧
  • 控制段
    • IDE : 1bit -------------------- 0标准格式；1扩展格式
    • R0 : 1bit ---------------------- 保留位
    • DLC : 4bit ---------------------- 数据字节个数 ， 虽然有4bit容量，但只能放0-8，也就是最大发送8byte数据
  • 数据段 0-64bit，最大64bit，即8byte数据
  • CRC段
    • CRC : 15bit 校验
    • 界定符 : 1bit 校验结束
  • ACK段
    • ACK : 1bit 确认
    • 界定符 : 1bit 确认结束
  • 帧结束 7bit

• 扩展帧

  略。比标准帧多了 1bit SRR， 18bit ID， 1bit R1保留位。

三、bit时段

​ 为了实现发收双方数据的同步，将传送每个bit的时间分为n个小的时间单位，这个时间单位就是tq， 可配置每个tq的具体时长。

​ CAN通讯是一种异步传输通讯，通过位时段来确认双方的通讯无误。

• sync (ss) : 同步段。1tq
• prop-set (pts) : 传播时间段。一般 1-8tq，补传输时的延时的误差
• phase1 (pbs1) : 相位缓冲段1。一般 1-8tq，补边沿误差
• phase2 (pbs2) : 相位缓冲段2。一般2-8tq，补边沿误差

​ 硬同步：接收到起始帧SOF时，调整同步段SS，使得与发送方SOF的SS段一致。

​ 再同步：接收过起始帧以后，发现与发送方不同步，则通过拉或缩相位段进行位同步。

​ 采样点：每个bit的采样位置，采样时发现位不同步则进行调整。

​ 在stm32f103中，prop-seg和phase1合作为了一段。

​ CAN通讯并【不是】通过波特率（每秒传输速率，比如uart中，确定起始位后，可以通过波特率完成）来确保通讯的，但它可以计算出波特率。

​ 1bit花费n个tq

​ tq = ( CAN_BTR的BRP位 + 1 ) * Tcan频率

​ 1bit中所有时段花费的tq = 1bit花费的时间

​ 波特率 = 1s / 1bit花费的时间

四、工作模式和测试模式

1、工作模式

​ 睡眠、正常、初始化。 通过寄存器控制。

2、测试模式

​ 静默模式（LBKM=0， SILM=1）：可以自通讯，对外部只收不发；

​ 环回模式（LBKM=1， SILM=0）：可以自通讯，对外部只发不收；

​ 环回静默模式（LBKM=1，SILM=1）：可以自通讯，对外部不发不收。

五、CAN主体功能

1、CAN1和CAN2

​ 对于非互联产品，如stm32f103系列，只有一个CAN1，有14个过滤器组；

​ 对于互联型产品，如105、107系列，有一个CAN1和一个CAN2，连个CAN共享28个过滤器组。

2、发送邮箱

​ 3个。将要发送的报文放到某个邮箱中，硬件自动发送出去。

3、接收邮箱和FIFO

关于FIFO和接收邮箱，可以说每个FIFO里有三个邮箱，但一般说法是每个FIFO里有三个邮箱深度。

stm32f103系列中，CAN功能有2个FIFO（队列）， 每个FIFO有3个邮箱深度， 每个邮箱深度可放一个报文。

当报文通过滤波器过滤之后，就存储到了某个FIFO的某邮箱中，这个需要FIFO和过滤器进行关联配置。

硬件会遍历配置好的FIFO中的邮箱深度以存储报文。

4、接收滤波器 （关于位宽和模式）

​ 上面说到，stm32103系列CAN功能有14个过滤器组；

​ 每个过滤器组由2个32位寄存器组成。

• 位宽：

  可通过CAN_FS1R寄存器的FSCx（0-13）位将这2个32位运用为：

  • 0 ———— 4个单位，每个单位16bit
  • 1 ———— 2个单位，每个单位32bit

• 过滤器模式：

  可通过CAN_FM1R寄存器的FBMx位控制

  • 1 ———— 标识符模式： 4或2个单位全填ID， 只有填进去的ID才可通过过滤器放到FIFO的邮箱深度中
  • 0 ———— 屏蔽位模式： 4或2个单位 的 其中一半是1/0位，另一半（每个32bit的低16bit）是规则（0验证 1不验证）

六、CAN错误状态

• 错误主动——————出错次数较少， [0, 127]

• 错误被动——————出错次数中等， [128, 255]

• 离线 ——————出错次数较多， [256, ∞)

  从离线模式进入正常模式（错误主动）可以由软件或硬件控制，MCR的ABOM位可配置这个。