STM32CAN控制器知識

1、 STM32 CAN 控制器 2014-02-12 16:55:03分類： 嵌入式CAN 簡介CAN  是 Controller Area Network  的縮寫（以下稱為 CAN），是 ISO 國際標(biāo)準(zhǔn)化的串行通信協(xié)議。在當(dāng)前的汽車產(chǎn)業(yè)中，出于對安全性、舒適性、方便性、低公害、低成本的要求，各種各樣的電子控制系統(tǒng)被開發(fā)了出來。由于這些系統(tǒng)之間通信所用的數(shù)據(jù)類型及對可靠性的要求不盡相同，由多條總線構(gòu)成的情況很多，線束的數(shù)量也隨之增加。為適應(yīng)“減少線束的數(shù)

2、量”、“通過多個 LAN，進(jìn)行大量數(shù)據(jù)的高速通信”的需要，1986  年德國電氣商博世公司開發(fā)出面向汽車的 CAN  通信協(xié)議。此后，CAN  通過 ISO11898  及 ISO11519  進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化，現(xiàn)在在歐洲已是汽車網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。  現(xiàn)在，CAN  的高性能和可靠性已被認(rèn)同，并被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)自動化、船舶、醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)設(shè)備等方面?，F(xiàn)場總線是當(dāng)今自動化領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)之一，被譽(yù)為自動化領(lǐng)域的計算機(jī)局域

3、網(wǎng)。它的出現(xiàn)為分布式控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)各節(jié)點(diǎn)之間實(shí)時、可靠的數(shù)據(jù)通信提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。 CAN  控制器根據(jù)兩根線上的電位差來判斷總線電平?？偩€電平分為顯性電平和隱性電平，二者必居其一。發(fā)送方通過使總線電平發(fā)生變化，將消息發(fā)送給接收方。STM32 自帶的是 bxCAN，即基本擴(kuò)展 CAN。它支持 CAN 協(xié)議 2.0A 和 2.0B。它的設(shè)計目標(biāo)是，以最小的 CPU 負(fù)荷來高效處理大量收到的報文。它也支持報文發(fā)送的優(yōu)先級要求(優(yōu)先級特性可軟件配置)。對于安全緊要的應(yīng)

4、用，bxCAN 提供所有支持時間觸發(fā)通信模式所需的硬件功能。STM32 的 bxCAN 的主要特點(diǎn)有：l 支持 CAN 協(xié)議 2.0A 和 2.0B 主動模式l 波特率最高達(dá) 1Mbpsl 支持時間觸發(fā)通信l 具有 3 個發(fā)送郵箱l 具有 3 級深度的 2 個接收 FIFOl 可變的過濾器組（最多 28 個）在 STM32

5、60;互聯(lián)型產(chǎn)品中，帶有 2 個 CAN 控制器，而 STM32F103ZET6 屬于增強(qiáng)型，不是互聯(lián)型，只有 1 個 CAN 控制器STM32 的標(biāo)識符過濾是一個比較復(fù)雜的東東，它的存在減少了 CPU 處理 CAN 通信的開銷。STM32 的過濾器組最多有 28 個（互聯(lián)型），但是 STM32F103ZET6 只有 14 個（增強(qiáng)型），每個濾波器組 x 由

6、 2 個 32 為寄存器，CAN_FxR1 和 CAN_FxR2 組成。STM32 每個過濾器組的位寬都可以獨(dú)立配置，以滿足應(yīng)用程序的不同需求。根據(jù)位寬的不同，每個過濾器組可提供：CAN 的初始化配置步驟,CAN 相關(guān)的固件庫函數(shù)和定義分布在文件 stm32f10x_can.c 和頭文件 stm32f10x_can.h 文件中。1）配置相關(guān)引腳的復(fù)用功能，使能 CAN 時鐘。我們要用 CAN，第一步就要使能 CAN&

7、#160;的時鐘。其次要設(shè)置 CAN 的相關(guān)引腳為復(fù)用輸出，這里我們需要設(shè)置 PA11 為上拉輸入（CAN_RX 引腳）PA12 為復(fù)用輸出（CAN_TX 引腳），并使能 PA 口的時鐘。使能 CAN1 時鐘的函數(shù)是：RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_CAN1, ENABLE);/使能 CAN1 時鐘2）設(shè)置 CAN 工作模式及波特率等。這一步通過先設(shè)置 CAN_MCR 寄存

8、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。在庫函數(shù)中，提供了函數(shù) CAN_Init()用來初始化 CAN 的工作模式以及波特率，CAN_Init()函數(shù)體中，在初始化之前，會設(shè)置 CAN_MCR 寄存器的 INRQ 為 1

9、0;讓其進(jìn)入初始化模式，然后初始化 CAN_MCR 寄存器和 CRN_BTR 寄存器之后，會設(shè)置 CAN_MCR 寄存器的 INRQ 為 0讓其退出初始化模式。所以我們在調(diào)用這個函數(shù)的前后不需要再進(jìn)行初始化模式設(shè)置。下面我們來看看 CAN_Init()函數(shù)的定義：uint8_t CAN_Init(CAN_TypeDef* CANx, CAN_InitTypeDef* CAN_InitStruct)；第一個參數(shù)就是 CAN 標(biāo)號，這里我們

10、的芯片只有一個 CAN，所以就是 CAN1。第二個參數(shù)是 CAN 初始化結(jié)構(gòu)體指針，結(jié)構(gòu)體類型是 CAN_InitTypeDef，下面我們來看看這個結(jié)構(gòu)體的定義：typedef structuint16_t CAN_Prescaler;  uint8_t CAN_Mode;     uint8_t CAN_SJW;      uint8_t CAN_BS1; 

11、;        uint8_t CAN_BS2;       FunctionalState CAN_TTCM; FunctionalState CAN_ABOM;  FunctionalState CAN_AWUM;  FunctionalState CAN_NART; FunctionalState CAN_RFLM;&#

12、160;FunctionalState CAN_TXFP;   CAN_InitTypeDef;這個結(jié)構(gòu)體看起來成員變量比較多，實(shí)際上參數(shù)可以分為兩類。前面 5 個參數(shù)是用來設(shè)置寄存器 CAN_BTR，用來設(shè)置模式以及波特率相關(guān)的參數(shù)，設(shè)置模式的參數(shù)是CAN_Mode， 我們實(shí)驗(yàn)中用到回環(huán)模式 CAN_Mode_LoopBack 和常規(guī)模式 CAN_Mode_Normal，大家還可以選擇靜默模式以及靜默回環(huán)模式測試。其他設(shè)置波特率相關(guān)的參數(shù) CAN_Prescaler，CAN

13、_SJW，CAN_BS1 和 CAN_BS2 分別用來設(shè)置波特率分頻器，重新同步跳躍寬度以及時間段 1 和時間段 2 占用的時間單元數(shù)。后面 6 個成員變量用來設(shè)置寄存器 CAN_MCR，也就是設(shè)置 CAN 通信相關(guān)的控制位。初始化實(shí)例為：CAN_InitStructure.CAN_TTCM=DISABLE;      /非時間觸發(fā)通信模式 CAN_InitStructure.CAN_ABOM=DISABL

14、E;      /軟件自動離線管理   CAN_InitStructure.CAN_AWUM=DISABLE;          /睡眠模式通過軟件喚醒CAN_InitStructure.CAN_NART=ENABLE;    /禁止報文自動傳送 CAN_InitStructure.CAN_RFLM=DISABLE;   

15、60;  /報文不鎖定,新的覆蓋舊的 CAN_InitStructure.CAN_TXFP=DISABLE;      /優(yōu)先級由報文標(biāo)識符決定 CAN_InitStructure.CAN_Mode= CAN_Mode_LoopBack; /模式設(shè)置：  1,回環(huán)模式;/設(shè)置波特率CAN_InitStructure.CAN_SJW=CAN_SJW_1tq;/重新同步跳躍寬度為個時間單位 CAN_InitStructure.CAN_BS1=CAN_

16、BS1_8tq; /時間段 1 占用 8 個時間單位CAN_InitStructure.CAN_BS2=CAN_BS2_7tq;/時間段 2 占用 7 個時間單位CAN_InitStructure.CAN_Prescaler=5;   /分頻系數(shù)(Fdiv) CAN_Init(CAN1, &CAN_InitStructure);          &

17、#160;  /  初始化 CAN3）設(shè)置濾波器。我們將使用濾波器組 0，并工作在 32 位標(biāo)識符屏蔽位模式下。先設(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)識符 ID和屏蔽位。最后激活濾波器，并退出濾波器初始化模式。在庫函數(shù)中，提供了函數(shù) CAN_FilterInit ()用來初始化 CAN 的濾波器相關(guān)參數(shù)， CAN_Init()函數(shù)體中，

18、在初始化之前，會設(shè)置 CAN_FMR 寄存器的 INRQ 為 INIT 讓其進(jìn)入初始化模式，然后初始化 CAN 濾波器相關(guān)的寄存器之后，會設(shè)置 CAN_FMR 寄存器的 FINIT 為 0 讓其退出初始化模式。所以我們在調(diào)用這個函數(shù)的前后不需要再進(jìn)行初始化模式設(shè)置。下面我們來看看CAN_FilterInit ()函數(shù)的定義：void CAN_FilterInit(CAN_FilterInitTypeDef* CAN_Filte

19、rInitStruct)；這 個 函 數(shù) 只 有 一 個 入 口 參 數(shù) 就 是 CAN 濾 波 器 初 始 化 結(jié) 構(gòu) 體 指 針 ， 結(jié) 構(gòu) 體 類 型 為CAN_FilterInitTypeDef，下面我們看看類型定義：typedef structuint16_t

20、 CAN_FilterIdHigh; uint16_t CAN_FilterIdLow;   uint16_t CAN_FilterMaskIdHigh; uint16_t CAN_FilterMaskIdLow; uint16_t CAN_FilterFIFOAssignment; uint8_t CAN_FilterNumber;     uint8_t CAN_FilterMode; 

21、60;   uint8_t CAN_FilterScale;        FunctionalState CAN_FilterActivation;  CAN_FilterInitTypeDef;結(jié)構(gòu)體一共有 9 個成員變量，第 1 個至第 4 個是用來設(shè)置過濾器的 32 位 id 以及 32 位 mask 

22、;id，分別通過 2 個 16 位來組合的第 5 個成員變量 CAN_FilterFIFOAssignment 用來設(shè)置 FIFO 和過濾器的關(guān)聯(lián)關(guān)系，我們的實(shí)驗(yàn)是關(guān)聯(lián)的過濾器 0 到 FIFO0，值為 CAN_Filter_FIFO0。第 6 個成員變量 CAN_FilterNumber 用來設(shè)置初始化的過濾器組，取值范圍為 013。第 7 個成員變量 FilterMode&

23、#160;用來設(shè)置過濾器組的模式，取值為標(biāo)識符列表模式CAN_FilterMode_IdList 和標(biāo)識符屏蔽位模式 CAN_FilterMode_IdMask。第 8 個成員變量 FilterScale 用來設(shè)置過濾器的位寬為 2 個 16 位 CAN_FilterScale_16bit 還是 1 個32 位 CAN_FilterScale_32bit。第 9 個成員變量 CAN_FilterActiva

24、tion 就很明了了，用來激活該過濾器。過濾器初始化參考實(shí)例代碼：CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterNumber=0;    /過濾器 0CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMode=CAN_FilterMode_IdMask; CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterScale=CAN_FilterScale_32bit; /32 位 CAN_FilterInitStructure.CAN_Filte

25、rIdHigh=0x0000;/32 位 IDCAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdLow=0x0000;CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdHigh=0x0000;/32 位 MASKCAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdLow=0x0000;CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterFIFOAssignment=CAN_Filter_FIFO0;/ FIFO0CAN_FilterInitStruc

26、ture.CAN_FilterActivation=ENABLE; /激活過濾器 0CAN_FilterInit(&CAN_FilterInitStructure);/濾波器初始化至此，CAN 就可以開始正常工作了。如果用到中斷，就還需要進(jìn)行中斷相關(guān)的配置4）發(fā)送接受消息在初始化 CAN 相關(guān)參數(shù)以及過濾器之后，接下來就是發(fā)送和接收消息了。庫函數(shù)中提供了發(fā)送和接受消息的函數(shù)。發(fā)送消息的函數(shù)是：uint8_t CAN_Transmit(CAN_TypeDef* CANx, CanTxMsg* TxM

27、essage)；這個函數(shù)比較好理解，第一個參數(shù)是 CAN 標(biāo)號，我們使用 CAN1。第二個參數(shù)是相關(guān)消息結(jié)構(gòu)體 CanTxMsg 指針類型，CanTxMsg 結(jié)構(gòu)體的成員變量用來設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識符，擴(kuò)展標(biāo)示符，消息類型和消息幀長度等信息。接受消息的函數(shù)是：void CAN_Receive(CAN_TypeDef* CANx, uint8_t FIFONumber, CanRxMsg* RxMessage)；前面兩個參數(shù)也比較好理解，CAN 標(biāo)號和 FIFO&#

28、160;號。第二個參數(shù) RxMessage 是用來存放接受到的消息信息。結(jié)構(gòu)體 CanRxMsg 和結(jié)構(gòu)體 CanTxMsg 比較接近，分別用來定義發(fā)送消息和描述接受消息，5）CAN 狀態(tài)獲取對于 CAN 發(fā)送消息的狀態(tài)，掛起消息數(shù)目等等之類的傳輸狀態(tài)信息，庫函數(shù)提供了一些列的函數(shù)，包括 CAN_TransmitStatus()函數(shù)，CAN_MessagePending()函數(shù)，CAN_GetFlagStatus()函數(shù)等等，大家可以根據(jù)需要來調(diào)用。點(diǎn)擊(此處)折疊或打開1. /CAN初始化2.

29、 /tsjw:重新同步跳躍時間單元.范圍:13; CAN_SJW_1tq     CAN_SJW_2tq CAN_SJW_3tq CAN_SJW_4tq3. /tbs2:時間段2的時間單元.范圍:18;4. /tbs1:時間段1的時間單元.范圍:116;     CAN_BS1_1tq CAN_BS1_16tq5. /brp :波特率分頻器.范圍:11024;(實(shí)際要加1,也就是11024) tq=(brp)*tpclk16. /注意以上參數(shù)任何一個都不能設(shè)為0,否則會亂.7. /波特率=Fpclk1/(tsjw+

30、tbs1+tbs2)*brp);8. /mode:0,普通模式;1,回環(huán)模式;9. /Fpclk1的時鐘在初始化的時候設(shè)置為36M,如果設(shè)置CAN_Normal_Init(1,8,7,5,1);10. /則波特率為:36M/(1+8+7)*5)=450Kbps11. /返回值:0,初始化OK;12. / 其他,初始化失敗;13. u8 CAN_Mode_Init(u8 tsjw,u8 tbs2,u8 tbs1,u16 brp,u8 mode)14. 15.16.     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; 

31、17.     CAN_InitTypeDef CAN_InitStructure;18.      CAN_FilterInitTypeDef CAN_FilterInitStructure;19. #if CAN_RX0_INT_ENABLE 20.        NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;21. #endif22.23.    

32、0;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);/使能PORTA時鐘                                       &

33、#160;          24.25.       RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_CAN1, ENABLE);/使能CAN1時鐘    26.27.     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12;28.   

34、60; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;29.     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;    /復(fù)用推挽30.     GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);       &

35、#160;/初始化IO31.     32.      33.      /CAN單元設(shè)置34.      CAN_InitStructure.CAN_TTCM=DISABLE;                   &#

36、160;     /非時間觸發(fā)通信模式 /35.      CAN_InitStructure.CAN_ABOM=DISABLE;                         /軟件自動離線管理     /

37、36.       CAN_InitStructure.CAN_AWUM=DISABLE;                         /睡眠模式通過軟件喚醒(清除CAN->MCR的SLEEP位)/37.       C

38、AN_InitStructure.CAN_NART=ENABLE;                             /禁止報文自動傳送 /38.       CAN_InitStructure.CAN_RFLM=DISABLE;  

39、                       /報文不鎖定,新的覆蓋舊的 / 39.       CAN_InitStructure.CAN_TXFP=DISABLE;           

40、              /優(yōu)先級由報文標(biāo)識符決定 /40.       CAN_InitStructure.CAN_Mode= mode;     /模式設(shè)置： mode:0,普通模式;1,回環(huán)模式; /41.       /設(shè)置波特率42.   

41、0;   CAN_InitStructure.CAN_SJW=tsjw;                /重新同步跳躍寬度(Tsjw)為tsjw+1個時間單位 CAN_SJW_1tq     CAN_SJW_2tq CAN_SJW_3tq CAN_SJW_4tq43.       CAN_InitStruct

42、ure.CAN_BS1=tbs1; /Tbs1=tbs1+1個時間單位CAN_BS1_1tq CAN_BS1_16tq44.       CAN_InitStructure.CAN_BS2=tbs2;/Tbs2=tbs2+1個時間單位CAN_BS2_1tq     CAN_BS2_8tq45.       CAN_InitStructure.CAN_Prescaler=brp; /分頻系數(shù)(Fdiv)為brp+1&#

43、160;   /46.       CAN_Init(CAN1, &CAN_InitStructure); / 初始化CAN1 47.48.     CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterNumber=0;     /過濾器049.      CAN_FilterInitStructure.CAN_F

44、ilterMode=CAN_FilterMode_IdMask; 50.       CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterScale=CAN_FilterScale_32bit; /32位 51.       CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdHigh=0x0000;/32位ID52.       CAN_Filter

45、InitStructure.CAN_FilterIdLow=0x0000;53.       CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdHigh=0x0000;/32位MASK54.       CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdLow=0x0000;55.       CAN_FilterInitStructure.CAN_Filt

46、erFIFOAssignment=CAN_Filter_FIFO0;/過濾器0關(guān)聯(lián)到FIFO056.      CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterActivation=ENABLE; /激活過濾器057.58.       CAN_FilterInit(&CAN_FilterInitStructure);/濾波器初始化59.     60. #if CAN_RX0_INT_ENABLE

47、61.     62.     CAN_ITConfig(CAN1,CAN_IT_FMP0,ENABLE);/FIFO0消息掛號中斷允許.         63.   64.       NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USB_LP_CAN1_RX0_IRQn;65.  

48、60;    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1; / 主優(yōu)先級為166.       NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; / 次優(yōu)先級為067.       NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd&

49、#160;= ENABLE;68.       NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);69. #endif70.     return 0;71.     72. 73.74. #if CAN_RX0_INT_ENABLE    /使能RX0中斷75. /中斷服務(wù)函數(shù)       

50、60;     76. void USB_LP_CAN1_RX0_IRQHandler(void)77. 78.       CanRxMsg RxMessage;79.     int i=0;80.     CAN_Receive(CAN1, 0, &RxMessage);81.     for(i=0;i<8

51、;i+)82.     printf("rxbuf%d:%drn",i,RxMessage.Datai);83. 84. #endif85.86.87. /can發(fā)送一組數(shù)據(jù)(固定格式:ID為0X12,標(biāo)準(zhǔn)幀,數(shù)據(jù)幀)    88. /len:數(shù)據(jù)長度(最大為8)                 89. /msg:數(shù)據(jù)指針,最大

52、為8個字節(jié).90. /返回值:0,成功;91. /         其他,失敗;92. u8 Can_Send_Msg(u8* msg,u8 len)93.     94.   u8 mbox;95.   u16 i=0;96.   CanTxMsg TxMessage;97.   TxMessage.StdId=0x12;     &#

53、160;               / 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識符為098.   TxMessage.ExtId=0x12;                 / 設(shè)置擴(kuò)展標(biāo)示符（29位）99.   TxMessage.IDE=0;