【经验分享】STM32H7的FDCAN

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STMCU小助手发布时间：2021-12-22 14:00

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文章简介:	STM32H7的FDCAN

一、介绍

      FDCAN（Flexible Data-Rate CAN）是CAN的升级版。特点包括：

   1、每帧数据段最大长度由8字节上升到64字节。

      2、速度由1Mbps上升到5Mbps，甚至还可以更高。在一个数据帧中仲裁段（ID和ACK）的速率和CAN一样最高1Mbps，这样可以保证总线的健壮可靠，但是数据段可以5Mbps甚至更高，一个数据帧中使用不同的波特率，这就是FD（Flexible Data-Rate）的由来。

      3、向下兼容CAN。

      H7的FDCAN包含2个可配置接收FIFO。多达64个专用接收buffer，多达32个专用发送buffer。可配置发送FIFO/队列，可配置发送事件FIFO。

二、结构

      先看结构框图：

1、两条中断线：fdcan_intr0_it和fdcan_intr1_it。可以通过FDCAN_ILE寄存器的 EINT0和 EINT1这两个位来使能或者关闭。

可以通过FDCAN_ILS寄存器来选择FDCAN的中断是在fdcan_intr0_it上触发，还是在fdcan_intr1_it上触发，默认所有中断都在fdcan_intr0_it上触发，没有特殊的要求，只需要用一条中断线就可以了。

2、TX Handler：负责将消息RAM中的数据发送到CAN内核，最多可配置32个发送buffer进行发送。发送buffer可用作专用发送buffer、发送FIFO（发送队列的组成部分）或二者的组合。发送事件FIFO会将发送时间戳与相应的消息ID存储在一起，另外还支持取消发送。

3、RX Handler：负责将CAN内核的数据传输到消息RAM，支持两个接收FIFO（每个FIFO的大小均可配置）以及最多64个专用接收buffer（用于存储所有通过验收过滤的消息）。专用接收buffer仅用于存储具有特定标识符的消息，与接收FIFO有所不同。每条消息均与其接收时间戳存储在一起。

4、CAN core：CAN内核，读RX引脚数据处理后给RX Handler，接收TX Handler处理后控制TX引脚。

5、Message RAM interface：消息RAM接口，外面连接着消息RAM。消息RAM是FDCAN的核心，本质是一段最大10KB的内存，把这段内存分成不同的区域，每个区域的作用不同，可以实现：过滤器、接收FIFO、接收buffer、发送事件FIFO、发送buffer。内存分配如下：

      10KB的消息RAM中，是以32位为最小单位来操作的（因此消息RAM的起始地址要32位对齐），即字(word)，因此10KB共有10*1024/4=2560个字。2560个字被分成了8个功能区，从上到下为：SIDFC.FLSSA、XIDFC.FLESA、RXF0C.F0SA......每个功能区中的条目又定义为元素(element)，每个元素可以占用多个字，但是同一个功能区中的元素大小是相同的。比如Rx FIFO0是接收FIFO0，消息通过过滤器后被保存到这里，它最多占用1152个字的空间，有64个元素，也就是可以保存64条消息，这64个元素的大小都相同，每个元素的大小最大为1152/64=18字。

      1）、SIDFC.FLSSA：这个区域用来存放11位过滤ID，最多可以有128个元素。

      2）、XIDFC.FLESA：这个区域用来存放29位过滤ID，最多可以有64个元素。（F1配置寄存器来设置过滤ID，H7直接划了个内存区来设置过滤ID）

      3）、RXF0C.F0SA：接收FIFO0，最多可以有64个元素，可以接收64条消息。

      4）、RXF1C.F1SA：接收FIFO1，最多可以有64个元素，可以接收64条消息。

      5）、RXBC.RBSA：接收buffer，最多可以有64个元素。

      6）、TXEFC.EFSA：发送事件FIFO，最多可以有32个元素。（不是发送FIFO）

      7）、TXBC.TBSA：发送buffer，最多可以有32个元素。

      8）、TMC.TMSA：触发存储器，最多可以有64个元素。

《注：这8个区域的元素个数和元素大小都是可以配置的，但是这8个区域的地址又是连续的。因此在初始化的时候，会根据每个区域的元素个数和大小来计算下一个区域的起始地址，并保存到相应的寄存器中》

      下面来详细介绍这几个功能区域：

1）、SIDFC.FLSSA：这个区域用来存放11位过滤ID，有128个元素，每个元素占一个字，定义为：

SFT[1：0]（bit31：30）：这两位用来表示过滤类型，一共有四种：
00：范围过滤，过滤到SFID1到SFID2中的所有信息。
01：双过滤，过滤到SFID1和SFID2中的信息。
10：传统位过滤，SFID1 是过滤值，SFID2 是掩码。
11：禁止过滤器元素
SFEC[2：0]（bit29：27）：标准过滤配置
000：禁止过滤器元素
001：当过滤匹配以后存储在Rx FIFO0中。
010：当过滤匹配以后存储在Rx FIFO1中。
011：当过滤匹配以后丢弃。
100：当过滤匹配以后设置IR寄存器的HPM位，触发高优先级中断。
101：当过滤匹配以后存储在Rx FIFO0中并设置IR寄存器的HPM位，触发高优先级中断。
110：当过滤匹配以后存储在Rx FIFO1中并设置IR寄存器的HPM位，触发高优先级中断。
111：存储到Rx buffer中或者作为debug消息，FDCAN SFT[1：0]忽略。
SFID1[10：0]（bit26：16）：标准过滤ID1，第一个要过滤的ID。
SFID2[15：10]（bit15：10）：标准过滤ID2，此位根据SFEC的配置不同而不同，当SFEC=001~110的时候此位域表示标准过滤ID。当SFEC=111的时候此位域表示Rx buffer或者debug消息。

SFID2[10：9]（bit10：9）：设置接收到的消息是存放在Rxbuffer中还是处理为debug消息的消息A、B或C。
00：将消息存储在Rx Buffer中。

01：debug消息A。

10：debug消息B。

11：debug消息C。

SFID2[8：6]（bit8：6）：确定是否将滤波器事件引脚作为外部接口。

SFID2[5：0]（bit5：0）：定义当匹配以后存储消息的区域相对于Rx buffer 的开始地址RXBC.RBSA的偏移。

2）、XIDFC.FLESA：这个区域用来存放29位过滤ID，有64个元素，每个元素占2个字，定义为：

F0 EFEC[2：0]（bit31：29）：扩展过滤配置
000：禁止过滤器元素
001：当过滤匹配以后存储在Rx FIFO0中。
010：当过滤匹配以后存储在Rx FIFO1中
011：当过滤匹配以后丢弃。
100：当过滤匹配以后设置IR寄存器的HPM位，触发高优先级中断。
101：当过滤匹配以后存储在Rx FIFO0中并设置IR寄存器的HPM位，触发高优先级中断。
110：当过滤匹配以后存储在Rx FIFO1中并设置IR寄存器的HPM位，触发高优先级中断。
111：存储到Rx buffer中，EFT[1：0]忽略。
F0 EFID1[28：0]（bit28：0）：扩展过滤ID1。
F1 EFTI[1：0]（bit31：30）：扩展过滤类型
00：范围过滤，过滤到EF1ID到EF2ID中的所有信息。
01：双过滤，过滤到EF1ID和EF2ID中的信息。
10：传统位过滤，EF1ID 是过滤值，EF2ID 是掩码。
11：范围过滤，过滤到ED1ID到ED2ID中的所有信息，没有使用FDCAN XIDAM的掩码
F1 EFID2[10：9]（bit10：9）：设置接收到的消息是存放在Rx buffer中还是处理为debug消息的消息A、B或C。
00将消息存储在Rx Buffer中。
01：debug消息A。
10：debug消息B。
11：debug消息C.
F1 EFD2[8：6]bit8：6）：确定是否将滤波器事件引脚作为外部接口。
F1EDIF2[5：0]（bit5：0）：定义当匹配以后存储消息的区域相对于Rx buffer的开始地址RXBC.RBSA的偏移。

3）、RXF0C.F0SA、RXF1C.F1SA和 RXBC.RBSA分别为Rx FIFO0、Rx FIFO1、Rx buffer，它们都有64个元素，元素的大小根据数据长度不同而不同，范围为4-18字，它们的位定义相同：

R0 ESI（bit31）：错误状态标志
0：传输节点显性错误。
1：传输节点隐形错误
R0 XTD（bit30）：标记是标准ID还是扩展ID
0：11位标准ID

1：29位扩展ID

R0 RTR（bit29）：遥控传输请求，标记当前帧是数据帧还是遥控帧。
0：接收到的帧是数据帧

1：接收到的帧是遥控帧
R0 ID[28：0]（bit28：0）：帧ID，根据XTD位决定是11位ID还是29位ID。
R1 ANMF（bit31）：

0：接收到的帧和FIDX中的过滤帧匹配

1：接收到的帧和Rx滤波器中的任何元素都不匹配
R1 FIDX[6：0]bit30：24）：过滤器索引，0~127，表示和Rx滤波器中的哪个元素匹配。
R1 FDF（bit21）：帧格式
0：标准帧格式
1：FDCAN帧格式。
R1 BRS（bit20）：比特率切换
0：接收到的帧没有比特率切换

1：接收到的帧带有比特率切换
R1 DLC[3：0]（bit）：数据长度。
0-8：传统CAN+CAN FD，接收帧长度为0~8字节。
9-15：如果是传统CAN，接收帧长度为8字节。
9-15：如果是 CAN FD模式的话表示接收到的长度12/16/20/24/32/48/64 字节。
R1 RXTS[15：0]（bit15：0）：接收时间戳。
R2-Rn：接收到的数据。

4）、TXEFC.EFSA：发送事件FIFO，有32个元素，每个元素两个字。

E0 ESI (bit31)：错误状态标志

0：传输节点显性错误
1：传输节点隐形错误。
E0 XTD（bit30）：标记是标准D还是扩展ID
0：11位标准ID.
1：29位扩展ID

E0RTR（bit29）：遥控传输请求，标记当前帧是数据帧还是遥控帧。
0：发送的帧是数据帧
1：发送到的帧是遥控帧
E0 ID[28：0]（bit28：0）：帧ID，根据XTD位决定是11 位ID还是29位ID。
E1 MM[7：0]（bit31：24）：消息掩码，从Tx buffer拷贝到Tx Event FIFO中。
E1 EFC（bit23：22）：事件类型
00：保留。
01：发送事件。
10：发送取消。
11 ：保留。
E1 EDL（bit21）：扩展数据长度
0：标准帧格式
1：FDCAN帧格式。
E1 BRS（bit20）：比特率切换
0：发送的帧没有比特率切换

1：发送的帧带有比特率切换
E1 DLC[19：16]（bit）：数据长度。
0-8：传统CAN+CANFD，长度为0~8字节。
9-15：长度为8字节。
E1 TXTS[15：0]bit15：0）：时间戳。

5）、TXBC.TBSA：发送buffer，有32个元素。

T0 ESI（bit31）：错误状态标志
0：CANFD帧中取决于被动错误标志。
1：CANFD帧中隐形错误。
T0 XTD（bit30）：标记是标准ID还是扩展ID
0：11位标准ID

1：29位扩展ID

T0RTR（bit29）：遥控传输请求，标记当前帧是数据帧还是遥控帧。
0：发送的帧是数据帧
1：发送到的帧是遥控帧
T0 ID[28：0]（bit28：0）：帧ID，根据XTD位决定是11位ID还是29位ID。
T1 MM[7：0]（bit31：24）：消息掩码，配置Tx buffer的时候由CPU写入。
T1 EFC（bit23）：事件FIFO控制
0：不存储发送事件。
1：存储发送事件。
T1 FDF（bit1）：帧格式
0：标准帧格式
1：FDCAN帧格式。
T1 BRS（bit20）：比特率切换
0：发送的帧没有比特率切换

1：发送的帧带有比特率切换
T1 DLC[19：16]（bit）：数据长度。
0-8：传统CAN+CAN FD，接收帧长度为0~8字节。
9-15：传统CAN，接收帧长度为8字节。
9-15：CAN FD模式的话表示接收到的长度12/16/20/24/32/48/64字节。
T2-Tn：发送的数据。

三、过滤器设置

      标准帧和扩展帧过滤器的设置分别往SIDFC.FLSSA和 XIDFC.FLESA区域写数据即可，下面以标准帧为例，标准帧过滤器共有3种过滤模式：

      1、指定范围过滤
      通过SIDFC.FLSSA的SFID1和SFID2来设置需要过滤的ID范围，其中SFID2的值要大于SFID1，这样只有ID值在SFID1~SFID2之内的消息才能被接收到。比如我们现在要设置只接收ID在0X123~0X321范围内的消息，使用标准滤波器n，SIDFC.FLSSAn（n=0~128）的各个位设置如下：

SIDFC.FLSSAn.SFT=0 //范围滤波/ ~. O6 q7 c- m# e1 y. B0 J) s
SDIFC.FLSSAn.SFEC=1 //如果滤波匹配成功的话将消息保存到RxFIFO中
' W# K. f/ C( e& v0 `, V
SDIFC.FLSSAn.SFID1=0x123 //ID1
. x( z$ `: c/ P
SDIFC.FLSSAn.SFID2=0X321 //ID2

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2、指定ID过滤

我们也可以设置只接收指定的一个或者两个ID的消息，如果只接收指定的一个ID消息的话SFID1=SFID2。比如我们要设置只接收ID为0X123的消息，设置如下：

SIDFC.FLSSAn.SFT=1 //指定D过滤' `0 ^( ]5 v% E' v2 T4 A
SDIFC.FLSSAn.SFEC=1 //如果滤波匹配成功的话将消息保存到Rx FIFO中1 Y1 o" J3 u# [5 c7 H) b
SDIFC.FLSSAn.SFID1=0x123 //ID1
$ L. a/ s6 m: I6 {( V
SDIFC.FLSSAn.SFID2=0X123 //ID2

复制代码

3、传统的位过滤
第3种过滤模式就是以前STM32的CAN上存在的位过滤模式，在屏蔽位模式下，过滤消息D和过滤掩码一起工作决定接收哪些消息，其中SFID1为过滤的消息ID，SFID2 为过滤掩码。举个简单的例子，我们设置过滤器SIDFC.FLSSAn工作在：传统位过滤模式，然后设置如下：

SIDFC.FLSSAn.SFT=2 //传统位过滤9 z( l: v& o: U! |* N) ?
SDIFC.FLSSAn.SFEC=1 //如果滤波匹配成功的话将消息保存到Rx FIFO中
, X9 P" `* D' u R; T
SDIFC.FL SSAn.SFID1=0xFF00 //ID1. l" M6 I; g& D0 ? H3 l' j
SDIFC.FLSSAn.SFID2=0xF00 //掩码

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      其中SFID1是我们期望接收到的消息ID，我们希望最好接收到ID=0xFF00的消息。SFID2的0xF000规定了我们必须关心的ID，也就是接收到的消息ID其位[15：12]必须和SFID1中的位[15：12]完全一样，其他的位不关心。也即是说接收到的消息ID必须是0XxFxx这样的才算正确（x表示不关心）。

四、CAN的收发过程

      1、CAN接收过程

      CAN接收到消息后会进行过滤，过滤时会从SIDFC.FLSSA或XIDFC.FLESA区域的第0个元素开始匹配，直至符合过滤器中的某个元素的规则，则过滤完成，过滤完成的消息会按照过滤器元素的配置进行处理。比如过滤器元素的SFEC/EFEC位决定过滤后的消息是放入接收FIFO0、接收FIFO1还是专用的接收buffer中。

      接收FIFO 0 和接收FIFO 1 最多可分别保存64个元素。两个接收FIFO的配置是通过寄存器RXF0C和RXF1C完成的。

当IR寄存器的RFnF(n为0或1，代表接收FIFO0或接收FIFO1)指示接收FIFO已满条件时，在至少已读取一条消息且接收FIFO 获取索引递增之前，不会继续向相应的接收 FIFO 写入消息。如果在相应的接收 FIFO 已满时收到消息，此消息会被丢弃，中断标志IR[RFnL]会置 1。也就是说，接收FIFO满了后会触发RFnF中断，如果继续接收，消息会被丢弃，并触发RFnL中断。

为了避免接收FIFO溢出，可使用接收FIFO水印。当接收FIFO填充级别达到由RXFnC[FnWM] 配置的接收FIFO水印时，中断标志IR[RFnW]会置 1。比如接收FIFO0大小配置为64，水印值配置为60，当接收了60条消息时会触发水印中断，提前进行处理，这样就避免了FIFO溢出。
读取消息就是直接从RXF0C.F0SAn或RXF1C.F1SAn(n为索引号 0~64)中读，消息的组成结构在上面已经说过了，比如HAL库HAL_FDCAN_GetRxMessage函数读数据过程（假定从FIFO0中读）：

/* Calculate Rx FIFO 0 element address */% B/ M. ]" T* A4 v1 z' I$ u5 E0 \
GetIndex = ((hfdcan->Instance->RXF0S & FDCAN_RXF0S_F0GI) >> 8);
+ V: d2 V1 X) w0 t1 p% [! t% i
RxAddress = (uint32_t *)(hfdcan->msgRam.RxFIFO0SA + (GetIndex * hfdcan->Init.RxFifo0ElmtSize * 4));

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1）、((hfdcan->Instance->RXF0S & FDCAN_RXF0S_F0GI) >> 8)：作用是获得FIFO0状态寄存器FDCAN_RXF0S的bit[13:8]，读这里可以知道接收到的数据保存在FIFO0中的第几个元素中，GetIndex的范围是0-63，刚好对应64个元素。当FIFO接收到一条消息，GetIndex会加一，当从FIFO中取出一条消息，GetIndex会减一。

2）、hfdcan->msgRam.RxFIFO0SA：是RXF0C.F0SA区域的开始地址。

3）、hfdcan->Init.RxFifo0ElmtSize：是接收FIFO0的元素大小，根据数据长度不同而不同

如果消息长度是8个字节，那么算上固定的R0、R1，元素大小就是4个字。

如果消息长度是64个字节，那么元素大小就是64/4+2=18个字。

计算出了元素在FIFO0中的地址，直接按数据结构读数据就可以了：

pRxHeader->IdType = *RxAddress & FDCAN_ELEMENT_MASK_XTD;
5 C4 i# c! n4 A, [/ m% i
pRxHeader->Identifier = ((*RxAddress & FDCAN_ELEMENT_MASK_STDID) >> 18);
, @) R% c N( e5 e/ U) `2 |2 z
pRxHeader->RxFrameType = (*RxAddress & FDCAN_ELEMENT_MASK_RTR);5 g K( Y( q |5 K" Q
pRxHeader->ErrorStateIndicator = (*RxAddress++ & FDCAN_ELEMENT_MASK_ESI); //这里地址自加了一次: R7 y! z$ u: [% O
pRxHeader->RxTimestamp = (*RxAddress & FDCAN_ELEMENT_MASK_TS);
3 ~0 V; H7 l. X1 Y
pRxHeader->DataLength = (*RxAddress & FDCAN_ELEMENT_MASK_DLC);
) M6 o" u0 O- o& N/ l
pRxHeader->IsFilterMatchingFrame = ((*RxAddress++ & FDCAN_ELEMENT_MASK_ANMF) >> 31); //这里地址又自加了一次
$ F' E* x$ t- @
......
$ e" P. ^. e( a0 F
pData = (uint8_t *)RxAddress;. b# G! L6 r; d F
for(ByteCounter = 0; ByteCounter < DLCtoBytes[pRxHeader->DataLength >> 16]; ByteCounter++)3 z: N/ x3 u! O1 \, S/ l
{0 D7 F4 ^ s/ l) |- h
*pRxData++ = *pData++;
& h0 e8 ?5 a. {. Y- }: Q) @, F
}

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2、CAN发送流程

在消息RAM中TXBC.TBSA是发送buffer，最多有32个元素。发送buffer可以配置为专用发送buffer和发送FIFO/队列。发送FIFO/队列是指要么是发送FIFO，要么是发送队列，即发送FIFO模式或发送队列模式，由TXBC[TFQM]决定：

      因此发送buffer可以有三种组合：全部是专用发送buffer、专用发送buffer加发送FIFO、专用发送buffer加发送队列。

      下面来介绍一下专用发送buffer、发送FIFO、发送队列的情况：

      1）、专用发送buffer

      专用发送buffer可完全在CPU的控制下发送消息。每个专用发送buffer都配置了特定的消息ID。如果多个发送buffer配置为使用同一消息ID，则会先发送buffer编号最小的发送buffer中的消息。
      如果数据部分已更新，则会通过添加请求的TXBAR[ARn] 位请求发送。请求的消息在内部会与发送FIFO/队列中的消息进行仲裁，在外部会与CAN总线上的消息进行仲裁，并会根据其消息ID发送出去。

      专用发送buffer会在消息RAM中分配四个32位字(元素大小为4个字)。因此消息RAM中专用发送buffer的起始地址是：

发送buffer索引 (0…31) *4+发送buffer起始地址。

      2）、发送FIFO

      发送FIFO中存储的消息是先从获取索引TXFQS[TFGI] 引用的消息开始发送的。每次发送后，获取索引会循环递增，直至发送FIFO为空。发送FIFO可按消息写入发送FIFO的顺序发送来自不同发送buffer但消息ID相同的消息。FDCAN会计算获取索引和放入索引之差作为发送FIFO空闲级别TXFQS[TFFL]，用于指示可用（空闲）的发送 FIFO 元素数。
      新的发送消息必须写入以放入索引 TXFQS[TFQPI] 引用的发送buffer开始的发送FIFO中。添加请求会将放入索引增加到下一空闲发送FIFO元素。放入索引达到获取索引后，会指示发送FIFO已满（TXFQS[TFQF]=“1”）。在这种情况下，下一条消息已发送且获取索引已递增之前，不应继续向发送FIFO写入消息。

      发送FIFO其实就是个环形队列，放入索引是队头，获取索引是队尾，队头和队尾之间保存着消息，相减当然就是待发送消息个数。当从发送FIFO取出数据，获取索引会自加，自加到等于放入索引时，表示发送FIFO为空。当放入数据到发送FIFO，放入索引自加，当绕了一圈自加到等于获取索引时，表示发送FIFO满了。

      如果有一条消息添加到发送FIFO，则会通过向与发送FIFO放入索引引用的发送buffer相关的TXBAR位写入“1”来请求消息的发送。
      如果有多条 (n条) 消息添加到发送FIFO，则会写入以放入索引开始的n个连续发送buffer中。随后会通过TXBAR请求发送。放入索引随后会循环递增n。请求的发送buffer数不应超过发送FIFO空闲级别指示的空闲发送buffer数。
      如果获取索引引用的发送buffer的发送请求取消，获取索引会增加到下一个具有挂起发送请求的发送buffer，并会重新计算发送FIFO空闲级别。如果取消对其他任何发送buffer的发送，获取索引和FIFO空闲级别保持不变。
      发送FIFO元素会在消息RAM中分配4个32位字。因此下一可用（空闲）发送FIFO 缓冲区的起始地址是：

放入索引 TXFQS[TFQPI] (0…31)的值*4+发送buffer起始地址。

      3）、发送队列
      发送队列中存储的消息是先从消息ID最小（优先级最高）的消息开始发送的。如果多个队列缓冲区配置为使用同一消息 ID，则会先发送缓冲区编号最小的队列缓冲区。
      新消息必须写入放入索引 TXFQS[TFQPI] 引用的发送buffer中（放入索引 TXFQS[TFQPI] 只是队列头的数字）。添加请求会将放入索引循环增加到下一空闲发送buffer。如果发送队列已满（TXFQS[TFQF]=“1”），则放入索引无效，并且在至少有一个请求的消息已发出或挂起的发送请求已取消之前，不应继续向发送队列写入消息。
      应用可使用寄存器 TXBRP来代替放入索引，并可将消息放入任何没有挂起传输请求的发送缓冲区中。
      发送队列缓冲区会在消息 RAM 中分配四个 32 位字。因此下一可用（空闲）发送队列缓冲区的起始地址是：

发送队列放入索引 TXFQS[TFQPI] (0…31) 的值*4+发送buffer的起始地址。

      因此可以知道专用发送buffer、发送FIFO、发送队列的区别是对放入其中的多条消息的发送顺序不同：

      1）、发送buffer全部配置为专用发送buffer

      每个专用发送buffer都配置了特定的消息ID。如果多个发送buffer配置为使用同一消息ID，则会先发送buffer编号最小的发送buffer中的消息。

      2）、混合专用发送buffer和发送FIFO

      在这种情况下，消息RAM中的发送buffer部分会被划分为一组专用发送buffer和一个发送FIFO。专用发送buffer的数量是通过 TXBC[NDTB] 配置的。分配给发送FIFO的发送buffer数量是通过 TXBC[TFQS] 配置的。如果 TXBC[TFQS] 编程为 0，则仅会使用专用发送buffer。

      发送优先次序：
A、扫描专用发送缓冲区和时间最久的挂起发送FIFO缓冲区（TXFS[TFGI] 引用的缓冲区）
B、消息ID最小的缓冲区优先级最高，下次将发送该缓冲区的数据

      3）、混合专用发送buffer和发送队列

      在这种情况下，消息 RAM 中的发送缓冲区会被划分为一组专用发送缓冲区和一个发送队列。专用发送缓冲区的数量是通过 TXBC[NDTB] 配置的。发送队列缓冲区的数量是通过 TXBC[TFQS] 配置的。如果 TXBC[TFQS] 编程为 0，则仅会使用专用发送缓冲区。

      发送优先级设置：
A、扫描所有激活了发送请求的发送缓冲区
B、消息 ID 最小的发送缓冲区优先级最高，下次将发送该缓冲区的数据

      再来介绍一下发送事件FIFO，它并不是发送FIFO，不是用来存储发送消息的，而是用来存储发送消息的状态的。

      FDCAN 在 CAN 总线上发送消息后，消息 ID 和时间戳会存储在发送事件 FIFO 元素中。为了将发送事件关联到发送事件 FIFO 元素，已发送的发送缓冲区中的消息标志会被复制到发送事件 FIFO 元素中。
      发送事件 FIFO 最多可配置为 32 个元素。发送 FIFO 中介绍了发送事件 FIFO 元素。根据元素大小 (TXESC) 的配置，会使用 2 到 16 个 32 位字 (Tn = 3 ..17) 来存储 CAN 消息数据字段。
      发送事件 FIFO 的用途是将处理发送状态信息与处理发送消息分开，也就是让发送缓冲区仅保存要发送的消息，而将发送状态单独存储在发送事件 FIFO 中。这样做有很大的优势，尤其是在处理动态管理的发送队列时，发送缓冲区可在发送成功后立即用于新消息。覆盖发送缓冲区之前，不需要保存该发送缓冲区的发送状态信息。

      为了防止发送事件FIFO溢出，发送事件FIFO仍然支持水印功能。

      CAN发送消息的代码实现：

      发送流程与接收流程刚好相反，只需要把消息按照TXBC.TBSA格式构建好，然后写入发送buffer，写进去后设置FDCAN_TXBAR寄存器的指定位为1来请求传输即可。如HAL库函数HAL_FDCAN_AddMessageToTxFifoQ：

PutIndex = ((hfdcan->Instance->TXFQS & FDCAN_TXFQS_TFQPI) >> 16); //获取元素编号 ! a4 V t) }8 e, @
FDCAN_CopyMessageToRAM(hfdcan, pTxHeader, pTxData, PutIndex); //复制消息到Tx buffer 3 m- Y' M6 J) G: m M+ |
hfdcan->Instance->TXBAR = (1 << PutIndex); //发出传输请求

复制代码

发送buffer请求寄存器FDCAN_TXBAR，描述为：

此寄存器用来设置FDCAN的哪个发送buffer可以发送数据，FDCAN有32个发送buffer，当把消息复制到这些buffer中后，就需要设置此寄存器来标记此buffer可以发送。

五、初始化

初始化可以直接使用HAL库，

u8 FDCAN1_Mode_Init(void)
$ s) v6 p" f; V" z% v; m) A
{9 p7 T& g4 k" V& Y; D# j
FDCAN_FilterTypeDef FDCAN1_RXFilter;
: r3 V" I; u+ h* X. x
u1 E A" _3 O
HAL_FDCAN_DeInit(&FDCAN1_Handler); //先清除以前的设置/ h- a/ e1 y' j3 a
FDCAN1_Handler.Instance=FDCAN1;
* _" ^6 B6 y+ l% J, ~7 \
FDCAN1_Handler.Init.FrameFormat=FDCAN_FRAME_CLASSIC; //传统模式% s% N S2 _. n9 {" Q# E# C
FDCAN1_Handler.Init.Mode=FDCAN_MODE_NORMAL; //正常模式/ d5 c5 T) f# W$ Z" i" _+ E
FDCAN1_Handler.Init.AutoRetransmission=DISABLE; //关闭自动重传
# j# o5 }+ e/ x9 e
FDCAN1_Handler.Init.TransmitPause=DISABLE; //关闭传输暂停 5 F5 \$ | H, g- y3 C" H4 c( D
FDCAN1_Handler.Init.ProtocolException=DISABLE; //关闭协议异常处理/ I P; O$ d" R, W8 a7 C
. G& Z: Y! Q, E
//时钟为200M，baudrate=200M/(NominalTimeSeg1+NominalTimeSeg2+1)/NominalPrescaler，这里配置为1M
1 {5 A5 h6 N* Q# p4 c9 N) F5 i
FDCAN1_Handler.Init.NominalPrescaler=10; //分频系数
; }' J! q( e- _) Q: v. H" p
FDCAN1_Handler.Init.NominalSyncJumpWidth=8; //重新同步跳跃宽度0 i6 L9 g6 ?/ q7 t1 V# [4 F
FDCAN1_Handler.Init.NominalTimeSeg1=11; //tsg1范围:2~256" ]/ L$ g. L% _# v: P' g
FDCAN1_Handler.Init.NominalTimeSeg2=8; //tsg2范围:2~128
+ E7 P- T( t) l) H
' R3 {" n6 H1 ^& _+ b: | A; a5 n
FDCAN1_Handler.Init.MessageRAMOffset=0; //信息RAM偏移，10KB消息RAM共有2560字，故可以偏移0~2560
6 e5 A2 @1 t" @" I% _/ H4 F
//使用了多少个滤波器就要设置为多少
, v0 \' T2 t' u9 a; o; ^3 ^
FDCAN1_Handler.Init.StdFiltersNbr=3; //标准帧滤波器个数，0~128
@% Y& f) K' |
FDCAN1_Handler.Init.ExtFiltersNbr=2; //扩展帧滤波器个数，0~641 t2 b+ f0 n) E5 u D( U
1 m2 T; X2 j, O& P
//接收FIFO0、FIFO1和buffer配置，此处没有使用FIFO1故个数设置为05 A% J" D+ i% u. W
FDCAN1_Handler.Init.RxFifo0ElmtsNbr=64; //设置接收FIFO0元素个数，0-64
% q" |! z8 |5 Z, [( z- h0 n* C
FDCAN1_Handler.Init.RxFifo0ElmtSize=FDCAN_DATA_BYTES_8; //接收FIFO0元素的数据域大小:8字节 0 X' _" \; P' |- A& Z
FDCAN1_Handler.Init.RxFifo1ElmtsNbr=0; //设置接收FIFO1元素个数，0-64
& e/ h( L, v2 `! z! T$ a
FDCAN1_Handler.Init.RxFifo1ElmtSize=FDCAN_DATA_BYTES_8; //接收FIFO1元素的数据域大小:8字节
( |7 _' Q( o! f, X
FDCAN1_Handler.Init.RxBuffersNbr=64; //接收buffer元素个数，0~64 E0 @1 L) R3 E0 J
FDCAN1_Handler.Init.RxBufferSize=FDCAN_DATA_BYTES_8; //接收buffer元素的数据域大小:8字节 . i" K8 ]8 I% A' j) _( j! e
# f) B) n3 f; Q% V" Z1 H
//没有使用发送事件FIFO功能，故TxEventsNbr设置为0。把发送buffer全部作为专用发送buffer使用，故TxFifoQueueElmtsNbr设为0.
# d' n8 X& V( w
FDCAN1_Handler.Init.TxEventsNbr=0; //发送事件FIFO元素个数，0~32
! {5 O" q/ X& I2 }. u7 z, n
FDCAN1_Handler.Init.TxBuffersNbr=32; //发送buffer元素个数，0~32
' [/ u) N' j. }7 c
FDCAN1_Handler.Init.TxFifoQueueElmtsNbr=0; //发送Buffer被用作发送FIFO/队列的元素个数，0~327 o: c" K. Q( t# [1 S
FDCAN1_Handler.Init.TxFifoQueueMode=FDCAN_TX_FIFO_OPERATION; //发送FIFO模式选择，可以选择FIFO模式或队列模式
; \( ^& Q. F. b3 D) I/ _
FDCAN1_Handler.Init.TxElmtSize=FDCAN_DATA_BYTES_8; //发送元素的数据域大小:8字节
+ G, `" e* g4 L, h6 y N0 e. Z3 E
8 B" y0 P6 M( l* ?$ {
if(HAL_FDCAN_Init(&FDCAN1_Handler)!=HAL_OK) return 1; //初始化FDCAN2 Y2 N1 G5 b3 T+ P8 K
- z1 K. O$ H7 i7 K
//配置RX滤波器，标准帧 " [6 E0 ?' J& r" u+ h
FDCAN1_RXFilter.IdType=FDCAN_STANDARD_ID; //标准ID
) J0 e' v# V8 e. l! Z3 [
FDCAN1_RXFilter.FilterIndex=0; //滤波器索引 6 s) C4 r7 }( k/ k1 n9 r9 i
FDCAN1_RXFilter.FilterType=FDCAN_FILTER_MASK; //滤波器类型, K* E& i: d3 }* i
FDCAN1_RXFilter.FilterConfig=FDCAN_FILTER_TO_RXFIFO0; //过滤器0关联到FIFO0
1 S7 f% I4 J' ~ x& J: X' x
FDCAN1_RXFilter.FilterID1=0x112; //11位ID' E6 [) Z9 h7 n' ^* s; V
FDCAN1_RXFilter.FilterID2=0x7FF; //11位掩码/ Q; y7 y4 F+ z( }" } D
if(HAL_FDCAN_ConfigFilter(&FDCAN1_Handler,&FDCAN1_RXFilter)!=HAL_OK) return 2;//滤波器初始化: P o( d. E/ y+ v
0 ^, v: E$ H ~- u+ \* U# m2 W
FDCAN1_RXFilter.IdType=FDCAN_STANDARD_ID; //标准ID
$ _5 m4 r, N, `# Q
FDCAN1_RXFilter.FilterIndex=1; //滤波器索引 8 h/ B5 T! ^7 `
FDCAN1_RXFilter.FilterType=FDCAN_FILTER_MASK; //滤波器类型
+ C; a6 W$ w! ?6 r
FDCAN1_RXFilter.FilterConfig=FDCAN_FILTER_TO_RXFIFO0; //过滤器0关联到FIFO0 5 a' Y% N& X% T/ V& b0 ?9 v$ a: o6 i5 ?
FDCAN1_RXFilter.FilterID1=0x113; //11位ID+ T' V. I& w# l% v) ?
FDCAN1_RXFilter.FilterID2=0x7FF; //11位掩码
k7 c, G Q4 E7 L) o6 F
if(HAL_FDCAN_ConfigFilter(&FDCAN1_Handler,&FDCAN1_RXFilter)!=HAL_OK) return 2;//滤波器初始化3 n# V+ q0 d/ ^& w% q8 L. f1 ?
" U# S7 q, S0 @* Q4 Y- c
FDCAN1_RXFilter.IdType=FDCAN_STANDARD_ID; //标准ID9 Y% w6 @2 S8 t1 C1 M9 r" [+ y
FDCAN1_RXFilter.FilterIndex=2; //滤波器索引 7 P4 t6 Z5 y# f$ S0 C
FDCAN1_RXFilter.FilterType=FDCAN_FILTER_MASK; //滤波器类型
3 L$ {% P h0 Z- z3 i% u T
FDCAN1_RXFilter.FilterConfig=FDCAN_FILTER_TO_RXFIFO0; //过滤器0关联到FIFO0 + y; J. U' d# E9 X% }& m
FDCAN1_RXFilter.FilterID1=0x114; //11位ID# U4 b2 `- D5 E
FDCAN1_RXFilter.FilterID2=0x7FF; //11位掩码
9 b# @+ v) b& q! U8 V3 S H
if(HAL_FDCAN_ConfigFilter(&FDCAN1_Handler,&FDCAN1_RXFilter)!=HAL_OK) return 2;//滤波器初始化
9 ^) S( m* F& |6 g
1 i% u- {; P: S# @! o- F
//配置RX滤波器，扩展帧。标准帧和扩展帧的滤波器索引是分开的
( v' w* M; z+ _
FDCAN1_RXFilter.IdType=FDCAN_EXTENDED_ID; //扩展ID
# X# R2 H9 j( Y4 e, e
FDCAN1_RXFilter.FilterIndex=0; //滤波器索引 $ e; a- V% L7 ?' V1 S$ R
FDCAN1_RXFilter.FilterType=FDCAN_FILTER_MASK; //滤波器类型
$ G9 T7 k' A8 M7 t* H
FDCAN1_RXFilter.FilterConfig=FDCAN_FILTER_TO_RXFIFO0; //过滤器0关联到FIFO0
! j# ?: j, a' \# @4 n1 k- Q
FDCAN1_RXFilter.FilterID1=(1 << 20)|(2 << 12); //32位ID
' L' K+ o* E; c0 t& R' ]0 M
FDCAN1_RXFilter.FilterID2=0x1FFFF000; //32位掩码( g0 K, C. t) Y4 b/ V1 G
if(HAL_FDCAN_ConfigFilter(&FDCAN1_Handler,&FDCAN1_RXFilter)!=HAL_OK) return 2;//滤波器初始化7 r S3 j; E3 q$ s) | w/ ?
5 n! @% G' Q" `4 W* ?
FDCAN1_RXFilter.IdType=FDCAN_EXTENDED_ID; //扩展ID
& a! ^' c, y. h9 w
FDCAN1_RXFilter.FilterIndex=1; //滤波器索引
6 o" Z) x7 i& D* L
FDCAN1_RXFilter.FilterType=FDCAN_FILTER_MASK; //滤波器类型
! M+ y9 _3 n# [3 }" d" S" c# e( F# }
FDCAN1_RXFilter.FilterConfig=FDCAN_FILTER_TO_RXFIFO0; //过滤器0关联到FIFO0 $ m0 N, L, V- @+ a* n3 L
FDCAN1_RXFilter.FilterID1=(1 << 20)|(3 << 12); //32位ID' r% p+ N- b: R+ p
FDCAN1_RXFilter.FilterID2=0x1FFFF000; //32位掩码
4 @" P+ p: I, \6 ^% a8 R7 u7 r5 ?( c
if(HAL_FDCAN_ConfigFilter(&FDCAN1_Handler,&FDCAN1_RXFilter)!=HAL_OK) return 2; //滤波器初始化
" o' E2 ^' b3 k" u' p
+ Q( @ i6 d+ D; `) A5 W$ ?
//滤除的消息直接丢弃
3 H" W C# r; D+ L+ L" i. K
HAL_FDCAN_ConfigGlobalFilter(&FDCAN1_Handler,FDCAN_REJECT, FDCAN_REJECT, DISABLE, DISABLE); //设置被滤除掉的消息的处理方式
U5 l- z8 [3 h( I; s
% q: C+ a/ J& K
HAL_FDCAN_ActivateNotification(&FDCAN1_Handler,FDCAN_IT_RX_FIFO0_NEW_MESSAGE,0); //使能新消息接收中断9 Q# P5 A# Z6 G- z8 L
HAL_FDCAN_ActivateNotification(&FDCAN1_Handler,FDCAN_IT_TX_COMPLETE,0xffffffff); //使能消息发送中断，0xffffffff表示所有的发送buffer都触发中断
9 t: ]4 i& ^8 K1 M3 ~1 m
0 v2 G- y) a0 n! }
HAL_FDCAN_Start(&FDCAN1_Handler); //开启FDCAN, z- C5 W0 M: Z+ Q
return 0;
& _& i! [* j0 q' @
}

复制代码

六、CAN发送示例（来自正点原子）

//can发送一组数据(固定格式:ID为0X12,标准帧,数据帧) % O, Z' Q4 a3 r$ B& q" t
//len:数据长度(最大为8),可设置为FDCAN_DLC_BYTES_2~FDCAN_DLC_BYTES_8 # w0 K, N" p7 N9 p1 I- @# G) X- A
//msg:数据指针,最大为8个字节.0 }- Y9 U: U- O3 h* y* V; ^/ h
//返回值:0,成功;
/ {& S& }: ~) ~+ P, b/ d% V
// 其他,失败;
+ A- Q% l0 L: h8 c3 D
u8 FDCAN1_Send_Msg(u8* msg,u32 len)
7 m3 P7 L+ J# U5 I
{ 3 f1 j; ~/ t: [* N, ~' Q( U6 O X
FDCAN1_TxHeader.Identifier=0x12; //32位ID( C, V) j2 K' {& \/ c* R1 e
FDCAN1_TxHeader.IdType=FDCAN_STANDARD_ID; //标准ID. Z8 D7 @- } n
FDCAN1_TxHeader.TxFrameType=FDCAN_DATA_FRAME; //数据帧
' @, l" r& @/ E2 G+ v% H! t
FDCAN1_TxHeader.DataLength=len; //数据长度
1 B" n) |" Y# J9 ~
FDCAN1_TxHeader.ErrorStateIndicator=FDCAN_ESI_ACTIVE; 9 G& \, [/ y( K! ], O
FDCAN1_TxHeader.BitRateSwitch=FDCAN_BRS_OFF; //关闭速率切换
: h2 U( Y# Q8 @$ Y' U" E
FDCAN1_TxHeader.FDFormat=FDCAN_CLASSIC_CAN; //传统的CAN模式/ ^5 B4 B, L( `! j9 g
FDCAN1_TxHeader.TxEventFifoControl=FDCAN_NO_TX_EVENTS; //无发送事件
4 w* Z/ s3 |6 Q1 N) M
FDCAN1_TxHeader.MessageMarker=0;
& a8 H5 c* y9 I+ n2 G' S
" I) x9 j2 b% O9 ?& g% c5 A
if(HAL_FDCAN_AddMessageToTxFifoQ(&FDCAN1_Handler,&FDCAN1_TxHeader,msg)!=HAL_OK) return 1;//发送
6 i1 a+ V# @$ M, t
return 0;
- W. H( [# K1 c* p' N u: s; `9 B' H
}

复制代码

七、CAN接收示例（来自正点原子，因为滤波器被关联到FIFO0，因此消息只会放入到FIFO0）

//can口接收数据查询
n: l9 k$ G. C9 ^! s/ N5 i+ j
//buf:数据缓存区; * F9 j/ B7 d+ q' V" l- t/ g* e& [
//返回值:0,无数据被收到;
: | o% m( @5 `1 E- G
// 其他,接收的数据长度;* u! } R) _# ^
u8 FDCAN1_Receive_Msg(u8 *buf)
1 n, s- H: x5 |1 v+ R) f) ~' |8 ^1 O
{ , ^( k# ?. H) f8 \- j5 E7 V
if(HAL_FDCAN_GetRxMessage(&FDCAN1_Handler,FDCAN_RX_FIFO0,&FDCAN1_RxHeader,buf)!=HAL_OK)return 0;//接收数据
" i! ^, _& ?9 @) A- w7 n
return FDCAN1_RxHeader.DataLength>>16;
' l x" \7 R0 a
}