STM32之CAN外设

相信大家在学习STM32系列的单片机时，在翻阅芯片的数据手册时，都会看到这么一个寄存器外设——CAN外设寄存器。那么，大家知道这个外设的工作原理以及该如何使用吗？这节的内容将会详细介绍STM32上的CAN外设，文章结尾附有相关代码帮助大家更好地掌握。

1.CAN外设（CAN控制器）介绍

STM32的芯片中具有bxCAN控制器（Basic Extended CAN），它支持CAN协议2.0A 和2.0B Active标准。（CAN2.0A只能处理标准数据帧且扩展帧的内容会织别错误。而CAN2.0 B Active可以处理标准数据帧和扩展数据帧。CAN2.0 B Passive只能处理标准数据帧而扩展帧的内容会被忽略）。

该CAN控制器支持最高的通讯速率为1Mb/s；可以自动地接收和发送CAN报文，支持使用标准ID和扩展ID的报文；外设中具有3个发送邮箱，发送报文的优先级可以使用软件控制，还可以记录发送的时间；具有2个3级深度的接收FIFO，可使用过滤功能只接收或不接收某些ID号的报文；可配置成自动重发；不支持使用DMA进行数据收发。

2.CAN控制器的3种工作模式

CAN控制器有3种工作模式：初始化模式，正常模式，睡眠模式。

上电复位后CAN控制器默认会进入睡眠模式，作用是降低功耗。当需要将进行初始的时候（配置寄存器），会进入初始化模式。当需要通讯的时候，就进入正常模式。

3.CAN控制器的3种测试模式

有3种测试模式：静默模式、环回模式、环回静默模式。当控制器进入初始化模式的时候才可以配置测试模式 。

静默模式可以用于检测总线的数据流量。环回模式可以用于自检（影响总线）。环回静默也是用于自检，不会影响到总线。

4.功能框图 

 ​​​​​​​主动内核

含各种控制/状态/配置寄存器，可以配置模式、波特率等。在STM32CubeMx中可以非常方便的配置。

​​​​​​​发送邮箱

用来缓存待发送的报文，最多可以缓存3个报文。发送调度决定报文的发送顺序。

​​​​​​​接收FIFO

共有2个接收FIFO，每个FIFO都可以存放3个完整的报文。它们完全由硬件来管理。从而节省了CPU的处理负荷，简化了软件并保证了数据的一致性。应用程序只能通过读取FIFO输出邮箱，来读取FIFO中最先收到的报文。

​​​​​​​接收滤波器（过滤器）

做用：对接到的报文进行过滤。最后放入FIFO 0或FIFO 1。

当总线上报文数据量很大时，总线上的设备会频繁获取报文，占用CPU。过滤器的存在，选择性接收有效报文，减轻系统负担。

有2种过滤模式：

1. 标识符列表模式，它把要接收报文的ID列成一个表，要求报文ID与列表中的某一个标识符完全相同才可以接收，可以理解为白名单管理。
2. 掩码模式（屏蔽位模式），它把可接收报文ID的某几位作为列表，这几位被称为掩码，可以把它理解成关键字搜索，只要掩码（关键字）相同，就符合要求，报文就会被保存到接收FIFO。

如果使能了筛选器，且报文的ID与所有筛选器的配置都不匹配，CAN外设会丢弃该报文，不存入接收FIFO。每个CAN提供了14个位宽可变的、可配置的过滤器组(13~0)。每个过滤器组x由2个32位寄存器，CAN_FxR1和 CAN_FxR2组成。

5.CAN通讯实验2：双击测试 ：一发一收

5.1需求描述

使用2块STM32开发板实现CAN消息的发送和接收。一个发送数据，另外一个接收数据。

​​​​​​​5.2硬件设计

需要把2块开发的CAN_High连起来，CAN_Low连起来。连接如图所示。

​​​​​​​5.3软件设计（寄存器）

复制CAN通信案例1的寄存器版本工程2次，一个用于发送，一个用于接收。

​​​​​​​can.c注释掉下面2行代码，其他不用做任何变化。

/* 4.5 配置位时序寄存器 *//* 4.5.1 静默模式 用于调试 */// CAN1->BTR |= CAN_BTR_SILM;   /* 4.5.2 回环模式 用于调试 */
//   CAN1->BTR |= CAN_BTR_LBKM;

 ​​​​​​​main.c  发送

用于发送的工程只保留发送的代码即可。

#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "usart.h"
#include "Delay.h"
#include "can.h"
#include "string.h"int main(void)
{usart1_init();printf("尚硅谷 CAN 通讯实验: 发送节点 寄存器版\r\n");CAN_Init();printf("CAN 初始化配置完成...\r\n");uint16_t stdId = 123;uint8_t *tData = "abcdef";while (1){CAN_SendMsg(stdId, tData, strlen((char *)tData));printf("发送完毕...\r\n");Delay_s(3);}
}

 ​​​​​​​main.c  接收

用于接收的工程只保留接收的代码即可。

#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "usart.h"
#include "Delay.h"
#include "can.h"
#include "string.h"int main(void)
{usart1_init();printf("尚硅谷 CAN 通讯实验: 接收节点 寄存器版\r\n");CAN_Init();printf("CAN 初始化配置完成...\r\n");RxDataStruct rxDataStruct[8];uint8_t rxMsgCount;while (1){/* 1. 接收数据 */CAN_ReceiveMsg(rxDataStruct, &rxMsgCount);/* 2. 输出消息 */uint8_t i;for (i = 0; i < rxMsgCount; i++){RxDataStruct msg = rxDataStruct[i];printf("stdId = %d, length = %d, msgData = %s\r\n", msg.stdId, msg.length, msg.data);}}
}

 5.4软件设计（HAL库）

CubeMx设置

拷贝CAN通信实验1的HAL库版本工程2次。一个用于发送，一个用于接收。重新打开每个工程，把Test Mode改成 Normal即可，其他不用改变。然后重新生成代码。

 ​​​​​​​main.c 发送

int main(void)
{HAL_Init();SystemClock_Config();MX_GPIO_Init();MX_CAN_Init();MX_USART1_UART_Init();/* USER CODE BEGIN 2 *//* 1. 配置过滤器 */CAN_Filter_Config();/* 2. 启动CAN总线 */HAL_CAN_Start(&hcan);printf("尚硅谷 CAN 发送实验...\r\n");while (1){uint16_t stdId = 0x011;uint8_t *tData = "abcdefg";CAN_SendMsg(stdId, tData, strlen((char *)tData));printf("发送完毕...\r\n");HAL_Delay(300);}
}

 ​​​​​​​main.c 接收

int main(void)
{HAL_Init();SystemClock_Config();MX_GPIO_Init();MX_CAN_Init();MX_USART1_UART_Init();/* USER CODE BEGIN 2 *//* 1. 配置过滤器 */CAN_Filter_Config();/* 2. 启动CAN总线 */HAL_CAN_Start(&hcan);printf("尚硅谷 CAN 接收 实验...\r\n");/* 4. 接收数据 */RxDataStruct rxDataStruct[8];uint8_t rxMsgCount;while (1){CAN_ReceiveMsg(rxDataStruct, &rxMsgCount);/* 5. 输出消息 */uint8_t i;for (i = 0; i < rxMsgCount; i++){RxDataStruct msg = rxDataStruct[i];printf("stdId = %d, length = %d, msgData = %s\r\n", msg.stdId, msg.length, msg.data);}}
}

好了，以上就完成了两个32单片机之间的一发一收的整个流程了