34.1STM32下的can总线实现知识(区分linux)_csdn

看过我之前的文章就知道，正点原子下的linux中CAN总线并没有讲的很明白，都是系统自带的！
这里我找到江科大学长的can总线的讲解视频！
CAN总线入门教程-全面细致 面包板教学 多机通信_哔哩哔哩_bilibili
在这里我也会一步一步讲解CAN总线的协议编写流程！

1、can 简介

我们以STM32F103C8T6为例实现基本的驱动！

下面的主流通信协议在之前的文章中也讲过！

1.1、can硬件电路

can总线可以看作是串口UART和I2C通信的结合体，不过尤为重要的是，can通信的TX和RX不需要交叉相连！

其中右边的电路的2.2k欧的电阻是悬空的！

1.2、can的电平标准

可以看到逻辑电平和差分电平！
按直觉来说，1是显性电平和0是隐形电平。
但是差分信号是相反的，1是隐形电平，0是显性电平！

为了观察现象方便和学习CAN总线协议，我们后面用逻辑电平来理解！

1,3、can收发器-TJA1050(高速can)

看到上面这个图片，一共有8个引脚。VCC需要5V的供电！
TX与RX与MCU相连(也就是CAN控制器)，CANH与CANL与CAN总线相连！
Vref是参考电压输出！可以不用连接！
S：选择高速模式还是静默模式。

可以分析一下这个电路！
当CANH与CANL有电压差的时候，此时是显性电平0，就会在RECEIVER的地方输出1；当CANH与CANL没有电压差的时候，此时是隐性电平1，就会在RECEIVER的地方输出0；
输出的0和1，就会通过左边的场效应管来驱动到RXD引脚，场效应管可以当做电子开关，当RECEIVER输出为1时，也就是上管断开，下管导通，会使GND导通，即输出0；当RECEIVER输出为0时，也就是上管导通，下管断开，会使VCC导通，即输出1；
我们再来分析一下TXD的作用！
当TXD为1时，会使得上下两个场效应管断开！

相当于不对CAN总线有任何的操作！即保持0电压差！在收紧状态下，呈现隐形电平1。
当TXD给0时，上下两个场效应管都导通！

可以看作上面的场效应管把CANH拉高！下面的场效应管把CANL拉低!这个时候就有电压差了！就是显性电平0。
这样我们就可以总结；当发送的时候，TXD发1，隐形电平1，TXD发0，显性电平0；当接收的时候，若为隐形电平1，则RXD为1，若为显性电平0，则RXD为0。这样我们就可以按照这个逻辑实现CAN总线的多主机通信协议!
如果TXD悬空了！则上拉的VCC电源会保持默认输入1的状态，旁边还有TXD显性超时计时器，作用是。如果TXD输入操作异常，始终输入显性电平0，则CAN总线始终保持有电压差的状态，则这样会导致CAN总线瘫痪，并且没有设备可以阻止这一个现象！那么TXD显性超时计时器就是当发生上面所讲的情况，就会等一段时间后，收发器会自动释放CAN总线，使得为隐形电平1，防止CAN总线瘫痪！
接下来我们分析S引脚！

S引脚下面有个下拉的GND，如果S引脚悬空，则默认输入为低电平！
旁边的是温度保护，如果温度异常，就会控制驱动器，切断输出，以免干扰CAN总线!

1.4、CAN物理特性

2、帧格式

2.1、数据帧格式

D/R：这段时序根据你要发送的数据的不同，可以选择发D(显性0)和选择发R(隐形1)；
R：表示发隐形1；
D：表示发显性0；
白色是发隐形电平1，灰色是发显性电平0。
白色和灰色各占一半是应答位特有的。在应答位的时候，发送方必须发隐形电平1，接收方必须发显性0。这个的意思就是发送方释放总线和接收方拉开总线！
图上的数字表示该时序所占的位数！

帧起始：可以看到是帧开始位灰色从显性电平0，也就是逻辑0开始的，有电压差，表示要开始发送了。
仲裁段：仲裁段是11位报文ID，报文ID还区分优先级，当多个设备进行操作时，一般会根据ID的大小来判断优先级！RTR占一位，在数据帧里必须是显性电平0，RTR的意思是远程请求标志位。报文ID+RTR就是仲裁段，仲裁主要靠报文ID，RTR是用于相同ID的数据帧和遥控帧，数据帧的优先级大于遥控帧，数据帧和遥控帧的报文ID是可以相同的，他这里和I2C的特别相似，7位从机地址+1位读写位，那么这里数据帧的RTR就是写入，遥控帧的RTR就是读取。上面的图片的RTR是灰色的隐形电平0那就是数据帧的标识！区分遥控帧1
控制段：首先是IDE，是ID扩展标志位，用于区分标准格式还是扩展格式，标准格式为显性电平0，扩展格式为隐形电平1，可以看到图片中有标准格式和扩展格式的区分！其次为r0， 必须为显性0看，r0是保留位，保留位是以后用的着，DLC是数据段长度，比如看图片DLC的位数为4，必须为4，因为CAN总线的发送一帧数据为1~8个字节，一个字节是8位2进制数据，最多是8*8，如果DLC为0001，则发送一个字节；若DLC为1000，则数据段是发送8个字节，也就是64个2进制数据。所以可以看到图片当中是0到64。
数据段：这里是0~64位。数据段要给8的倍数，具体给多少要看DLC的配置。
CRC段：这里有15位，CRC是一种高效的校验的算法，他会对前面所有的数据位进行验算。计算得到的校验码，附在这后面。接收方得到数据和校验码之后，也会进行CRC校验看看计算的校验码是否一致，以判断传输是否传输有错误！
CRC界定符：1位，必须为隐形电平1。
ACK段：ACK槽和ACK界定符，都是1位，ACK槽的作用就是应答，发送方发出一帧数据，到底有没有设备收到。当发送方在应答位，也就是ACK槽处，会释放CAN总线，隐形电平，如果接收方接收到了数据，接收方就会在这个ACK槽进行应答，也就是显性电平0，拉开总线。发送方释放总线后，会在ACK槽读取总线状态。ACK界定符和CPC界定符一起帮助ACK槽构成应答协议，适合这种特有的通信协议。这里有两个注意事项，第一个，可以允许多个接收方共同拉开总线，因为一个报文消息，可以被多个设备同时接收，多个设备可以在这里同时拉开。第二个：并不是发送方把一段波形完整的发出去，然后再接收方应答的。而是，发送方和接收方共同完成一整个波形。发送方每发出一位，接收方就立刻收到这一位了，所以在这条时序的最后，整个数据帧还没有结束，接收方其实已经收完了。所以当在CRC界定符+发送隐形电平+ACK界定符中间就可以让接收方应答了，因为发送方在CRC界定符+发送隐形电平+ACK界定符全是隐形电平。
可以看到下面这幅图片！

可以看到绿色的就是接收方拉开的。
也就是说应答是夹在发送过程当中的！
帧结束：应答之后，发送方会发7个隐形电平1，作为EOF，整个数据帧结束。

扩展格式：因为标准格式的11位ID不够用了，需要加一些，扩展格式也要考虑标准格式的兼容；首先，11位ID仍然保持不变，后面再加18位ID；SRR:代替RTR的位，扩展格式的RTR已经放在后面了，RTR必须放在ID后面，SRR这里是没有用的，所以给隐形电平1，；IDE：用于区分标准格式还是扩展格式，标准格式为显性电平0，扩展格式为隐形电平1；后面就是RTR了，之后的就跟标准格式差不多了！这样就是实现了扩展ID。

2.2、数据帧各部分用途简介

2.3、数据帧的发展历史

2.4、遥控帧格式

可以明显看出遥控帧和数据帧的区别！
遥控帧的RTR是1，数据帧的RTR是0，而且遥控帧没有数据段！

如果有设备需要的话，首先接收方会发出一个遥控帧，遥控帧会包含报文ID，遥控帧也是广播式的，每个设备都能收到遥控帧，如果其中有个设备有这个ID的数据，那么这个设备就会把数据帧通过广播出来，然后真正需要的接收方就会收到数据。(适合使用频率低的数据传输)
！：如果使用频率高，这种遥控帧请求式就不合适了！
因为请求式产生的遥控帧本身也在占用总线资源，所以使用高频率的数据的时候，还是直接用广播式的方法传输数据帧。

一次完整的数据传输：
需要遥控帧和数据帧配合！

2.5、错误帧

错误分为主动错误和被动错误。
设备默认为主动错误。
处于主动错误状态的设备，检测出错误的时候，会连续发6个显性位。这样必然会造成破坏正常数据的传输，其他设备检测到错误标志时，就会抛弃这个数据，主动错误产生太频繁了，说明这个设备不可靠，设备就会处于被动错误的状态！
==处于被动错误的状态的设备，==检测出错误的时候，会连续发6个隐形位，发6个1，也就是不去碰总线，就不会破坏总线别人发的数据，但是会破坏自己的数据。
0~6是0到6位的延长时间，一个设备发出的错误标志，可能会引发其他设备连带产生的错误标志，
多个设备叠加起来的错误标志不止6位，所以加了0~6，

2.6、过载帧

2.7、帧间隔

下图这个分为主动错误状态和被动错误状态!

2.8、位填充

2.9、分析波形实例

可以看到标准数据帧的4位DLC是00101，本应该是0001的，但是要位填充补了1。
CRC的内容有CAN收发器自动生成，不用我们管！
CRC校验时，不需要填充位，所以会自动剔除填充位。只关心真正的数据。

3、接收方数据采样

3.1、接收方数据采样遇到的问题

3.2、位时序

3.3、硬同步

3.4、再同步

3.5、波特率计算

4、仲裁

4.1、先占先得

4.2、非破坏性仲裁

4.3、非破坏性仲裁过程

4.4、数据帧和遥控帧的优先级

4.5、标准格式和扩展格式的优先级

5、错误处理

5.1、错误帧

5.2、错误状态

5.3、错误计数器

5.4、主动错误帧和被动错误帧波形实例