STM32 高级 物联网通信之CAN通讯

目录

CAN通讯介绍

物理层

协议层

CAN的帧（报文）种类

1 数据帧（发送单元->接受单元）

2 远程帧（接受单元->发送单元）

3 错误帧（发送方发送数据错误会发送的状态帧）

4 过载帧（接收方放不下会发送到的状态帧）

5 帧间隔（状态）

数据帧介绍

远程帧介绍

CAN总线仲裁

CAN的位时序

STM32的CAN外设

CAN外设（CAN控制器）介绍

CAN控制器的3种工作模式

CAN控制器的3种测试模式

功能框图

主动内核

发送邮箱

接收FIFO

接收滤波器（过滤器）

STM32中 CAN的位时序

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CAN通讯介绍

参考：CAN协议|Kvaser中文官网免费CAN协议教程

CAN（Controller Area Network 控制器局域网，简称CAN或者CAN bus）是一种功能丰富的车用总线标准。被设计用于在不需要主机（Host）的情况下，允许网络上的单片机和仪器相互通信。

它基于消息传递协议（给消息添加了类型），设计之初在车辆上复用通信线缆，以降低铜线使用量，后来也被其他行业所使用。

CAN拥有了良好的弹性调整能力，可以在现有网络中增加节点而不用在软、硬件上做出调整。除此之外，消息的传递不基于特殊种类的节点，增加了升级网络的便利性。

物理层

CAN网络节点

一个CAN控制器：

• 一般由MCU提供，STM32内部提供了一个CAN控制器

一个CAN收发器：

• 收发器一般需要专门芯片提供。这里采用PD1050收发器芯片

控制器和收发器之间通过CAN_Tx及CAN_Rx信号线相连。

收发器与CAN总线之间使用CAN_High及CAN_Low信号线相连。

• 这两根线做一个差值来表示收发和发

流程：

• 发数据：。。。

• 收数据：。。。

CAN总线网络

• 闭环总线网络：遵循ISO 11898标准的高速短距离，最高传输距离40m，通讯速度最高为1Mbps，总线两端要求有一个120Ω的电阻。

• 开环总线网络：遵循ISO11519-2标准的低速、远距离。最高传输距离1Km，通讯速度最高为125Kbps，两根总线串联两个2.2KΩ的电阻。

差分信号：

• 两根信号线：振幅相同，相位相反，然后进行相减，

• 再电路板要求：差分走线必须是等长、等宽、紧密靠近、且在同一层面的两根线。

• 优点：抗干扰能力强。能有效抑制电磁干扰（EMI）

• 缺点：差分信号一定要走两根等长、等宽、紧密靠近、且在同一层面的线。对电路板比较小，走线比较紧张的情况下，给布线带来挑战。差分信号线具有这些优点，在 USB 协议、485 协议、以太网协议及 CAN 协议的物理层中，都使用了差分信号传输。

• 举例

• 逻辑1（隐性电平）

  • CAN_High =CAN_Low = 2.5V

  • 电压差 VH-VL=0V

• 逻辑 0 （显性电平）

  • CAN_High=3.5V，CAN_Low =1.5V

  • 电压差为 VH-VL=2V

协议层

CAN的帧（报文）种类

CAN总线是广播类型的总线。这意味着所有节点都可以侦听到所有传输的报文。无法将报文单独发送给指定节点；所有节点都将始终捕获所有报文。但是CAN硬件能够提供本地过滤功能，让每个节点对报文有选择性地做出响应。

CAN使用短报文，最大实用负载是94位。报文中没有任何明确的地址；相反，可以认为报文是通过内容寻址，也就是说，报文的内容隐式地确定其地址。

CAN总线上有5种不同的报文类型（或“帧”）：数据帧、远程帧、错误帧、过载帧和帧间隔。

1 数据帧（发送单元->接受单元）

数据帧是最常见的报文类型，用于发送单元向接收单元发送数据。

2 远程帧（接受单元->发送单元）

远程帧用于接收单元向具有相同id的发送单元请求发送数据。

3 错误帧（发送方发送数据错误会发送的状态帧）

错误帧当检测出错误时向其他单元通知错误的帧。