92.1 初学者重要提示
1、 FDCAN相关知识点可以看第90和91章。
2、 CAN菊花链组网时，在两端接分别接120 Ω的终端电阻：链接地址。
3、 FDCAN控制器外接的PHY芯片输出的是差分信号，组网接线时，注意是CANL接CANL，CANH接CANH。
4、 经典CAN每帧最大8字节，FDCAN每帧最大64字节。
5、 CAN不接外置PHY芯片，通信测试方法：链接地址。
6、 关于CAN总线是否需要供地的问题：地址
7、 CAN组网只有一个节点的情况下，接示波器看不到FDCAN数据帧波形。
8、 特别推荐瑞萨的CAN入门中英文手册，做的非常好：链接地址
9、 带隔离功能的FDCAN芯片搜集：链接地址
10、 除了本章提供的基于ST HAL库实现的双FDCAN通信，再提供个基于CMSIS-Driver的：
基于STM32H7的CMSIS-Driver驱动实现双CAN FD和双经典CAN两种方式案例发布
92.2 FDCAN硬件接口设计
STM32H7带了两个FDCAN控制器，然后外接物理层PHY芯片就可以使用了。FDCAN1和FDCAN2外接芯片原理图如下：
使用的PHY芯片SN65HVD230即支持经典CAN，也支持FDCAN。PHY芯片输出的是差分信号，逻辑0或者逻辑1的电平效果如下：链接地址
92.3 FDCAN基础知识
FDCAN的基础知识在第90已经做了详细说，这里补充些本章要用到的知识点。
92.3.1 经典CAN和FDCAN的区别
CAN-FD的开发可以满足需要更高带宽的通信网络需求。每帧最多具有64个字节的CAN-FD以及将比特率提高到最大的可能性，使数据阶段要快8倍，在第二个仲裁阶段要恢复到正常的比特率。通过以下方式确保数据传输的完整性：
（1）17级多项式对最大16字节的有效载荷进行CRC。
（2）21级多项式对16到64字节之间的有效载荷进行校验。
标准帧和CAN FD的区别：
标识符后，CAN 2.0和CAN-FD具有不同的作用：
（1）CAN 2.0发送RTR位以精确确定帧类型：数据帧（RTR为主要）或远程帧（RTR）是隐性的）。
（2）由于CAN-FD仅支持数据帧，因此始终发送占优势的RRS（保留）。
IDE位保持在相同位置，并以相同的动作来区分基本格式（11位标识符）。请注意，在扩展格式的情况下，IDE位以显性或隐性方式传输（29位标识符）。
与CAN 2.0相比，在CAN-FD帧中，在控制字段中添加了三个新位：
（1）扩展数据长度（EDL）位：隐性表示帧为CAN-FD，否则该位为显性（称为R0）在CAN 2.0帧中。
（2）比特率切换（BRS）：指示是否启用两个比特率（例如，当数据阶段位以不同的比特率传输到仲裁阶段）。
（3）错误状态指示器（ESI）：指示节点处于错误活动模式还是错误被动模式。
控制字段的最后一部分是数据长度代码（DLC），它具有相同的位置和相同的长度（4位），用于CAN 2.0和CAN-FD。 DLC功能在CAN-FD和CAN 2.0中相同，但CAN-FD有很小变化（下表中的详细信息）。 CAN-FD扩展帧允许单个消息中发送64个数据字节，而CAN 2.0有效负载数据最多可以发送8个字节。
通过增加有效载荷数据的数据字段来改善网络带宽，因为需要更少的包处理。 同时，通过为CRC添加更多位来增强消息完整性：
（1）如果有效载荷数据最多为16个字节，则CRC以17位编码。
（2）如果有效载荷数据大于20（16）个字节，则CRC以21位编码。
另外，为了确保CAN-FD帧的鲁棒性，填充位机制支持CRC字段。下表总结了CAN-FD和CAN 2.0之间的主要区别。 提供的主要功能与CAN 2.0相比，CAN FD的改进之处在于数据有效负载的增加和速度的提高由CAN-FD中可用的BRS，EDL和ESI位来确保。
下表可帮助用户简化将STM32设备中的CAN 2.0协议升级到CAN-FD协议的过程。该表还指定了FDCAN的改进。与传统的BxCAN（基本扩展CAN）相比，FDCAN具有许多优势，包括更快的数据传输速度。速率和数据字节数的扩展，减少了帧开销。 总线负载也可以减少。 传输和接收中消息数量的增加要求RAM存储器的改进：
鉴于BxCAN的兼容性，BxCAN开发人员可以轻松地迁移到FDCAN，因为FDCAN可以无需对整个系统设计进行修订即可实施。 FDCAN包含所有BxCAN功能，并满足新应用程序的要求。
92.3.2 STM32H7的FDCAN1和FDCAN2的区别
仅FDCAN1支持TTCAN时间触发通信，而FDCAN2不支持。
92.3.3 FDCAN支持的最高速度
经典CAN是1Mbps，CAN FD最高2Mbps，CAN FD-SiC是5-8Mbps，CAN XL是10Mbps。
92.3.4 FDCAN的主时钟选择
FDCAN1和FDCAN2支持三种时钟源HSE，PLL1Q和PLL2Q，我们这里选择的PLL2Q输出20MHz。
92.3.5 FDCAN仲裁阶段和通信阶段波特率配置（重要）
CAN FD中的FD含义就是flexible data，灵活数据通信，且波特率可以和仲裁阶段波特率不同。看下面的图，意思就是红色部分可以是一个波特率，蓝色部分也可以是一个波特率。
波特率计算公式，看如下的位时间特性图：
1bit的CAN FD数据需要时间由Sync_Seg + Pro_Seg + Phase_Seg1 + Phase_Seg2组成。
仲裁阶段波特率对应的HAL库配置如下：
- /* CAN时钟分配设置，一般设置为1即可，全部由PLL配置好，tq = NominalPrescaler x (1/ fdcan_ker_ck) */
- hfdcan2.Init.NominalPrescaler = 0x1;
- /* 特别注意这里的Seg1，这里是两个参数之和，对应位时间特性图的 Pro_Seg + Phase_Seg1 */
- hfdcan2.Init.NominalTimeSeg1 = 0x1F;
- /* 对应位时间特性图的 Phase_Seg2 */
- hfdcan2.Init.NominalTimeSeg2 = 0x8;
- /* 用于动态调节 Phase_Seg1和 Phase_Seg1，所以不可以比Phase_Seg1和 Phase_Seg1大 */
- hfdcan2.Init.NominalSyncJumpWidth = 0x8;
其中：
- Sync_Seg是固定值 = 1
- Pro_Seg + Phase_Seg1 = DataTimeSeg1
- hase_Seg2 = DataTimeSeg2
FDCAN时钟是20MHz时，仲裁阶段的波特率就是
FDCAN Freq / (Sync_Seg + Pro_Seg + Phase_Seg1 + Phase_Seg2)
= 20MHz / （1+0x1F + 8）
= 0.5Mbps
数据阶段波特率对应的HAL库配置如下：
- /* CAN时钟分配设置，一般设置为1即可，全部由PLL配置好，tq = NominalPrescaler x (1/ fdcan_ker_ck) */
- hfdcan2.Init.DataPrescaler = 0x1;
- /* 特别注意这里的Seg1，这里是两个参数之和，对应位时间特性图的 Pro_Seg + Phase_Seg1 */
- hfdcan2.Init.DataTimeSeg1 = 0x5;
- /* 对应位时间特性图的 Phase_Seg2 */
- hfdcan2.Init.DataTimeSeg2 = 0x4;
- /* 用于动态调节 Phase_Seg1和 Phase_Seg1，所以不可以比Phase_Seg1和 Phase_Seg1大 */
- hfdcan2.Init.DataSyncJumpWidth = 0x4;
其中：
- Sync_Seg是固定值 = 1
- Pro_Seg + Phase_Seg1 = DataTimeSeg1
- hase_Seg2 = DataTimeSeg2
FDCAN时钟是20MHz时，数据阶段的波特率就是
CAN FD Freq / (Sync_Seg + Pro_Seg + Phase_Seg1 + Phase_Seg2)
= 20MHz / （1+5+ 4）
= 2Mbps
STM32H7在400MHz情况下，PLL配置输出20MHz的CAN FD时钟（大家可以使用STM32CubeMX来配置的）：
- /* 选择PLL2Q作为FDCANx时钟 */
- PeriphClkInitStruct.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_FDCAN;
- PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2M = 5;
- PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2N = 80;
- PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2P = 2;
- PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2Q = 20;
- PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2R = 2;
- PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2RGE = RCC_PLL2VCIRANGE_2;
- PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2VCOSEL = RCC_PLL2VCOWIDE;
- PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2FRACN = 0;
- PeriphClkInitStruct.FdcanClockSelection = RCC_FDCANCLKSOURCE_PLL2;
- if (HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&PeriphClkInitStruct) != HAL_OK)
- {
- Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
- }
92.3.6 FDCAN的采样点位置推荐设置为85% - 90%
FDCAN每个bit的时间组成如下：
为了实现更好的稳定性，在满足指定波特率的情况下，让采样点的位置满足85%到90%是推荐的方式。主要用到HAL库的如下两个成员：
- hfdcan2.Init.NominalTimeSeg1
- hfdcan2.Init.NominalTimeSeg2
SyncSeg是固定1，也就是：
(SyncSeg + NominalTimeSeg1)/ (SyncSeg + NominalTimeSeg1 + NominalTimeSeg2)满足这个条件。
92.3.7 FDCAN的2560字RAM空间分配问题
关于FDCAN的2560字RAM空间在本教程第90章的第5小节有详细说明。本章配套程序将前1280字分配给FDCAN1，后1280字分配给FDCAN2。
92.3.8 FDCAN过滤器常用的范围过滤器和经典的位屏蔽过滤器
关于FDCAN的过滤器类型在本教程第90章的第6小节有详细说明，我们这里重点了解范围过滤器和经典位屏蔽过滤器。
范围过滤器
范围过滤器比较简单，也比较好理解，对应的HAL库配置代码如下：
- sFilterConfig2.IdType = FDCAN_STANDARD_ID;
- sFilterConfig2.FilterIndex = 0;
- sFilterConfig2.FilterType = FDCAN_FILTER_RANGE;
- sFilterConfig2.FilterConfig = FDCAN_FILTER_TO_RXFIFO0;
- sFilterConfig2.FilterID1 = 0x111;
- sFilterConfig2.FilterID2 = 0x555;
- HAL_FDCAN_ConfigFilter(&hfdcan2, &sFilterConfig2);
FilterType类型配置为FDCAN_FILTER_RANGE表示范围过滤器。
FilterID1 = 0x111和FilterID2 = 0x555表示仅接收 ≥0x111且 ≤ 0x555的ID。
经典的位屏蔽过滤
对应的HAL库配置代码如下：
- sFilterConfig2.IdType = FDCAN_STANDARD_ID;
- sFilterConfig2.FilterIndex = 0;
- sFilterConfig2.FilterType = FDCAN_FILTER_MASK;
- sFilterConfig2.FilterConfig = FDCAN_FILTER_TO_RXFIFO0;
- sFilterConfig2.FilterID1 = 0x222;
- sFilterConfig2.FilterID2 = 0x7FF;
- HAL_FDCAN_ConfigFilter(&hfdcan2, &sFilterConfig2);
FilterType类型配置为FDCAN_FILTER_MASK表示经典的位屏蔽过滤。
FilterID1 = filter 表示ID。
FilterID2 = mask 表示ID屏蔽位，mask每个bit含义：
0: 表示FilterID1相应bit不关心，该位不用于比较。
1: 表示FilterID1相应bit必须匹配，即接收到的ID位必须与FilterID1的相应位一致。
我们这里FilterID1 = 0x222，FilterID2 = 0x7FF 表示仅接收ID为0x222的FDCAN帧。
92.4 FDCAN驱动代码实现
这里以FDCAN1为例进行说明，FDCAN2的驱动程序在本章配套例子里面也提供了。
92.4.1 FDCAN配置
代码里面对每个成员都进行了详细注释说明：
- /*
- *********************************************************************************************************
- * 函 数 名: bsp_InitCan1
- * 功能说明: 初始CAN1
- * 形 参: 无
- * 返 回 值: 无
- *********************************************************************************************************
- */
- void bsp_InitCan1(void)
- {
- /* 位时间特性配置
- Bit time parameter | Nominal | Data
- ---------------------------|--------------|----------------
- fdcan_ker_ck | 20 MHz | 20 MHz
- Time_quantum (tq) | 50 ns | 50 ns
- Synchronization_segment | 1 tq | 1 tq
- Propagation_segment | 23 tq | 1 tq
- Phase_segment_1 | 8 tq | 4 tq
- Phase_segment_2 | 8 tq | 4 tq
- Synchronization_Jump_width | 8 tq | 4 tq
- Bit_length | 40 tq = 2us | 10 tq = 0.5us
- Bit_rate | 0.5 MBit/s | 2 MBit/s
- */
- hfdcan1.Instance = FDCAN1; /* 配置FDCAN1 */
- hfdcan1.Init.FrameFormat = FDCAN_FRAME_FD_BRS; /* 配置使用FDCAN可变波特率 */
- hfdcan1.Init.Mode = FDCAN_MODE_NORMAL; /* 配置使用正常模式 */
- hfdcan1.Init.AutoRetransmission = ENABLE; /*使能自动重发 */
- hfdcan1.Init.TransmitPause = DISABLE; /* 配置禁止传输暂停特性 */
- hfdcan1.Init.ProtocolException = ENABLE; /* 协议异常处理使能 */
-
- /*
- 配置仲裁阶段波特率
- CAN时钟20MHz时，仲裁阶段的波特率就是
- CAN FD Freq / (Sync_Seg + Pro_Seg + Phase_Seg1 + Phase_Seg2) = 20MHz / （1+0x1F + 8） = 0.5Mbps
-
- 其中Sync_Seg是固定值 = 1 ， Pro_Seg + Phase_Seg1 = NominalTimeSeg1， Phase_Seg2 = NominalTimeSeg2
- */
- /* CAN时钟分配设置，一般设置为1即可，全部由PLL配置好，tq = NominalPrescaler x (1/ fdcan_ker_ck) */
- hfdcan1.Init.NominalPrescaler = 0x01;
- /* 用于动态调节 Phase_Seg1和 Phase_Seg1，所以不可以比Phase_Seg1和 Phase_Seg1大 */
- hfdcan1.Init.NominalSyncJumpWidth = 0x08;
- /* 特别注意这里的Seg1，这里是两个参数之和，对应位时间特性图的 Pro_Seg + Phase_Seg1 */
- hfdcan1.Init.NominalTimeSeg1 = 0x1F;
- /* 对应位时间特性图的 Phase_Seg2 */
- hfdcan1.Init.NominalTimeSeg2 = 0x08;
- /*
- 配置数据阶段波特率
- CAN时钟20MHz时，数据阶段的波特率就是
- CAN FD Freq / (Sync_Seg + Pro_Seg + Phase_Seg1 + Phase_Seg2) = 20MHz / （1+5+ 4） = 2Mbps
-
- 其中Sync_Seg是固定值 = 1 ， Pro_Seg + Phase_Seg1 = DataTimeSeg1， Phase_Seg2 = DataTimeSeg2
- */
- /* CAN时钟分配设置，一般设置为1即可，全部由PLL配置好，tq = NominalPrescaler x (1/ fdcan_ker_ck)，
- 范围1-32 */
- hfdcan1.Init.DataPrescaler = 0x01;
- /* 用于动态调节 Phase_Seg1和 Phase_Seg1，所以不可以比Phase_Seg1和 Phase_Seg1大，范围1-16 */
- hfdcan1.Init.DataSyncJumpWidth = 0x04;
- /* 特别注意这里的Seg1，这里是两个参数之和，对应位时间特性图的 Pro_Seg + Phase_Seg1，范围 */
- hfdcan1.Init.DataTimeSeg1 = 0x05;
- /* 对应位时间特性图的 Phase_Seg2 */
- hfdcan1.Init.DataTimeSeg2 = 0x04;
-
-
- hfdcan1.Init.MessageRAMOffset = 0; /* CAN1和CAN2共享2560个字, 这里CAN1分配前1280字 */
-
-
- hfdcan1.Init.StdFiltersNbr = 1; /* 设置标准ID过滤器个数，范围0-128 */
- hfdcan1.Init.ExtFiltersNbr = 0; /* 设置扩展ID过滤器个数，范围0-64 */
- hfdcan1.Init.RxFifo0ElmtsNbr = 2; /* 设置Rx FIFO0的元素个数，范围0-64 */
- /* 设置Rx FIFO0中每个元素大小，支持8,12,16,20,24,32,48或者64字节 */
- hfdcan1.Init.RxFifo0ElmtSize = FDCAN_DATA_BYTES_8;
- hfdcan1.Init.RxFifo1ElmtsNbr = 0; /* 设置Rx FIFO1的元素个数，范围0-64 */
- /* 设置Rx FIFO1中每个元素大小，支持8,12,16,20,24,32,48或者64字节 */
- hfdcan1.Init.RxFifo1ElmtSize = FDCAN_DATA_BYTES_8;
- hfdcan1.Init.RxBuffersNbr = 0; /* 设置Rx Buffer个数，范围0-64 */
-
- /* 设置Rx Buffer中每个元素大小，支持8,12,16,20,24,32,48或者64字节 */
- hfdcan1.Init.RxBufferSize = 0;
- hfdcan1.Init.TxEventsNbr = 0; /* 设置Tx Event FIFO中元素个数，范围0-32 */
- hfdcan1.Init.TxBuffersNbr = 0; /* 设置Tx Buffer中元素个数，范围0-32 */
- hfdcan1.Init.TxFifoQueueElmtsNbr = 2; /* 设置用于Tx FIFO/Queue的Tx Buffers个数。范围0到32 */
- hfdcan1.Init.TxFifoQueueMode = FDCAN_TX_FIFO_OPERATION; /* 设置FIFO模式或者QUEUE队列模式 */
- /* 设置Tx Element中的数据域大小，支持8,12,16,20,24,32,48或者64字节 */
- hfdcan1.Init.TxElmtSize = FDCAN_DATA_BYTES_8;
- HAL_FDCAN_Init(&hfdcan1);
- /*
- 配置过滤器, 过滤器主要用于接收，这里采样屏蔽位模式。
- FilterID1 = filter
- FilterID2 = mask
-
- FilterID2的mask每个bit含义
- 0: 不关心，该位不用于比较；
- 1: 必须匹配，接收到的ID必须与滤波器对应的ID位相一致。
-
- 举例说明：
- FilterID1 = 0x111
- FilterID2 = 0x7FF
- 表示仅接收ID为0x111的FDCAN帧。
-
- */
- sFilterConfig1.IdType = FDCAN_STANDARD_ID; /* 设置标准ID或者扩展ID */
- /* 用于过滤索引，如果是标准ID，范围0到127。如果是扩展ID，范围0到64 */
- sFilterConfig1.FilterIndex = 0;
- sFilterConfig1.FilterType = FDCAN_FILTER_MASK; /* 过滤器采样屏蔽位模式 */
- sFilterConfig1.FilterConfig = FDCAN_FILTER_TO_RXFIFO0; /* 如果过滤匹配，将数据保存到Rx FIFO 0 */
- sFilterConfig1.FilterID1 = 0x111; /* 屏蔽位模式下，FilterID1是消息ID */
- sFilterConfig1.FilterID2 = 0x7FF; /* 屏蔽位模式下，FilterID2是消息屏蔽位 */
- HAL_FDCAN_ConfigFilter(&hfdcan1, &sFilterConfig1); /* 配置过滤器 */
-
- /* 设置Rx FIFO0的wartermark为1 */
- HAL_FDCAN_ConfigFifoWatermark(&hfdcan1, FDCAN_CFG_RX_FIFO0, 1);
- /* 激活RX FIFO0的watermark通知中断，位开启Tx Buffer中断*/
- HAL_FDCAN_ActivateNotification(&hfdcan1, FDCAN_IT_RX_FIFO0_WATERMARK, 0);
- /* 启动FDCAN */
- HAL_FDCAN_Start(&hfdcan1);
- }
92.4.2 FDCAN的GPIO，NVIC等配置
主要配置了FDCAN的GPIO，GPIO时钟，FDCAN时钟和NVIC：
- /*
- *********************************************************************************************************
- * 函 数 名: HAL_FDCAN_MspInit
- * 功能说明: 配置CAN gpio
- * 形 参: hfdcan
- * 返 回 值: 无
- *********************************************************************************************************
- */
- void HAL_FDCAN_MspInit(FDCAN_HandleTypeDef* hfdcan)
- {
- GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
- RCC_PeriphCLKInitTypeDef PeriphClkInitStruct = {0};
- if (hfdcan == &hfdcan1)
- {
- /*##-1- 使能外设这个GPIO时钟 #################################*/
- FDCAN1_TX_GPIO_CLK_ENABLE();
- FDCAN1_RX_GPIO_CLK_ENABLE();
- /* 选择PLL2Q作为FDCANx时钟 */
- PeriphClkInitStruct.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_FDCAN;
- PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2M = 5;
- PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2N = 80;
- PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2P = 2;
- PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2Q = 20;
- PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2R = 2;
- PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2RGE = RCC_PLL2VCIRANGE_2;
- PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2VCOSEL = RCC_PLL2VCOWIDE;
- PeriphClkInitStruct.PLL2.PLL2FRACN = 0;
- PeriphClkInitStruct.FdcanClockSelection = RCC_FDCANCLKSOURCE_PLL2;
- if (HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&PeriphClkInitStruct) != HAL_OK)
- {
- Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
- }
- __HAL_RCC_FDCAN_CLK_ENABLE();
- GPIO_InitStruct.Pin = FDCAN1_TX_PIN;
- GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
- GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
- GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
- GPIO_InitStruct.Alternate = FDCAN1_TX_AF;
- HAL_GPIO_Init(FDCAN1_TX_GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct);
- GPIO_InitStruct.Pin = FDCAN1_RX_PIN;
- GPIO_InitStruct.Alternate = FDCAN1_RX_AF;
- HAL_GPIO_Init(FDCAN1_RX_GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct);
- HAL_NVIC_SetPriority(FDCAN1_IT0_IRQn, 2, 0);
- HAL_NVIC_SetPriority(FDCAN1_IT1_IRQn, 2, 0);
- HAL_NVIC_SetPriority(FDCAN_CAL_IRQn, 2, 0);
- HAL_NVIC_EnableIRQ(FDCAN1_IT0_IRQn);
- HAL_NVIC_EnableIRQ(FDCAN1_IT1_IRQn);
- HAL_NVIC_EnableIRQ(FDCAN_CAL_IRQn);
- }
- }
92.4.3 FDCAN的数据发送
FDCAN每帧数据最大64字节：
- /*
- *********************************************************************************************************
- * 函 数 名: can1_SendPacket
- * 功能说明: 发送一包数据
- * 形 参：_DataBuf 数据缓冲区
- * _Len 数据长度, 支持8,12,16,20,24,32,48或者64字节
- * 返 回 值: 无
- *********************************************************************************************************
- */
- void can1_SendPacket(uint8_t *_DataBuf, uint8_t _Len)
- {
- FDCAN_TxHeaderTypeDef TxHeader = {0};
-
- /* 配置发送参数 */
- TxHeader.Identifier = 0x222; /* 设置接收帧消息的ID */
- TxHeader.IdType = FDCAN_STANDARD_ID; /* 标准ID */
- TxHeader.TxFrameType = FDCAN_DATA_FRAME; /* 数据帧 */
- TxHeader.DataLength = (uint32_t)_Len << 16; /* 发送数据长度 */
- TxHeader.ErrorStateIndicator = FDCAN_ESI_ACTIVE; /* 设置错误状态指示 */
- TxHeader.BitRateSwitch = FDCAN_BRS_ON; /* 开启可变波特率 */
- TxHeader.FDFormat = FDCAN_FD_CAN; /* FDCAN格式 */
- TxHeader.TxEventFifoControl = FDCAN_NO_TX_EVENTS;/* 用于发送事件FIFO控制, 不存储 */
- TxHeader.MessageMarker = 0; /* 用于复制到TX EVENT FIFO的消息Maker来识别消息状态，范围0到0xFF */
-
- /* 添加数据到TX FIFO */
- HAL_FDCAN_AddMessageToTxFifoQ(&hfdcan1, &TxHeader, _DataBuf);
- }
这里特别注意两点：
发送的数据幅值给DataLength，需要右移16bit。
要发送的数据会被复制到TX FIFO硬件缓存中。
92.4.4 FDCAN的中断服务程序处理
这里FDCAN中断主要用于数据接收：
- /*
- *********************************************************************************************************
- * 函 数 名: FDCAN1_IT0_IRQHandler
- * 功能说明: CAN中断服务程序
- * 形 参: hfdcan
- * 返 回 值: 无
- *********************************************************************************************************
- */
- void FDCAN1_IT0_IRQHandler(void)
- {
- HAL_FDCAN_IRQHandler(&hfdcan1);
- }
- void FDCAN1_IT1_IRQHandler(void)
- {
- HAL_FDCAN_IRQHandler(&hfdcan1);
- }
- void FDCAN_CAL_IRQHandler(void)
- {
- HAL_FDCAN_IRQHandler(&hfdcan1);
- }
- /*
- *********************************************************************************************************
- * 函 数 名: HAL_FDCAN_RxFifo0Callback
- * 功能说明: CAN中断服务程序-回调函数
- * 形 参: hfdcan
- * 返 回 值: 无
- *********************************************************************************************************
- */
- void HAL_FDCAN_RxFifo0Callback(FDCAN_HandleTypeDef *hfdcan, uint32_t RxFifo0ITs)
- {
- if (hfdcan == &hfdcan1)
- {
- if ((RxFifo0ITs & FDCAN_IT_RX_FIFO0_WATERMARK) != RESET)
- {
- /* 从RX FIFO0读取数据 */
- HAL_FDCAN_GetRxMessage(hfdcan, FDCAN_RX_FIFO0, &g_Can1RxHeader, g_Can1RxData);
- /* 激活Rx FIFO0 watermark notification */
- HAL_FDCAN_ActivateNotification(hfdcan, FDCAN_IT_RX_FIFO0_WATERMARK, 0);
-
- if (g_Can1RxHeader.Identifier == 0x111 && g_Can1RxHeader.IdType == FDCAN_STANDARD_ID)
- {
- bsp_PutMsg(MSG_CAN1_RX, 0); /* 发消息收到数据包，结果在g_Can1RxHeader， g_Can1RxData */
- }
- }
- }
- }
92.5 双FDCAN测试的接线和跳线帽说明
大家可以直接使用板载的两个FDCAN进行通信测试。跳线帽设置如下：
双CAN FD接线：
92.6 开发板和H7-TOOL的FDCAN助手测试
H7-TOOL的CAN/CANFD助手支持以太网，USB和WiFi三种通信方式。大家可以用使用本章配套的双FDCAN例子与H7-TOOL的FDCAN助手进行通信。
92.6.1 接线说明
H7-TOOL和STM32H7的FDCAN2进行通信，注意是CANH接CANH, CANL接CANL
92.6.2 启动H7-TOOL上位机
打开最新版的H7-TOOL上位机，使用USB，以太网或者WiFi方式均支持。选择左侧的CAN助手 -> 启动CAN助手：
参数介绍：
（1）帧类型 ：0 - 经典CAN，最大收发8字节
1 - CAN FD , 仲裁段和数据点波特率相同，最大收发64字节
2 - CAN FD 双波特率，仲裁段和数据点波特率不同，最大收发64字节
（2）仲裁段和数据段波特率 ：除了提供常用的波特率，还提供了用户可自定义配置模式，需要用户选择如下选项，这样就可以配置右侧的“CAN波特率高级配置”
我们这里选择CAN FD双波特率，仲裁段设置为500Kbps，数据段设置为2Mbps，最大数据设置为8字节， CAN解码器设置为none_decoder.lua
92.6.3 H7-TOOL的FDCAN接收数据测试
第2步设置完毕参数后，按下几次STM32H7板子的 K1， 可以看到H7-TOOL上位机接收到了数据：
92.6.4 H7-TOOL的FDCAN发送数据测试
如果有多种发送格式，用户可以在快捷面板里面发送，这个面板也支持用户加载专门的配置文件，不用每次都设置。
如下的配置，点击发送，可以控制STM32H7板子的LED1点亮：
如下的配置，点击发送，可以控制STM32H7板子的LED1熄灭：
92.7 实验例程设计框架
通过程序设计框架，让大家先对配套例程有一个全面的认识，然后再理解细节，本次实验例程的设计框架如下：
第1阶段，上电启动阶段：
这部分在第14章进行了详细说明。
第2阶段，进入main函数：
第1步，硬件初始化，主要是MPU，Cache，HAL库，系统时钟，滴答定时器，LED和串口。
第2步，FDCAN应用程序设计部分。
92.8 实验例程说明（MDK）
配套例子：
V7-069_双CAN FD之间通信
实验目的：
学习双CAN FD的实现。
实验内容：
K1按键按下，CAN2发送消息给CAN1，蜂鸣器鸣响4次。
K2按键按下，CAN1发送消息给CAN2，点亮LED1。
K2按键按下，CAN1发送消息给CAN2，熄灭LED1。
注意事项：
接线方式是CAN1的CANL1和CAN2的CANL2连接，CAN1的CANH2和CAN2的CANH2连接，具体接线看本工程Doc文件中的截图。
启用CAN1，需要将V7主板上的J12跳线帽短接PA11，J13跳线帽短接PA12。
启用CNA2，硬件无需跳线，要禁止使用以太网功能（有引脚复用）。
上电后串口打印的信息：
波特率 115200，数据位 8，奇偶校验位无，停止位 1
程序设计：
系统栈大小分配：
RAM空间用的AXI SRAM：
硬件外设初始化
硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现：
- /*
- *********************************************************************************************************
- * 函 数 名: bsp_Init
- * 功能说明: 初始化所有的硬件设备。该函数配置CPU寄存器和外设的寄存器并初始化一些全局变量。只需要调用一次
- * 形 参：无
- * 返 回 值: 无
- *********************************************************************************************************
- */
- void bsp_Init(void)
- {
- /* 配置MPU */
- MPU_Config();
-
- /* 使能L1 Cache */
- CPU_CACHE_Enable();
- /*
- STM32H7xx HAL 库初始化，此时系统用的还是H7自带的64MHz，HSI时钟:
- - 调用函数HAL_InitTick，初始化滴答时钟中断1ms。
- - 设置NVIV优先级分组为4。
- */
- HAL_Init();
- /*
- 配置系统时钟到400MHz
- - 切换使用HSE。
- - 此函数会更新全局变量SystemCoreClock，并重新配置HAL_InitTick。
- */
- SystemClock_Config();
- /*
- Event Recorder：
- - 可用于代码执行时间测量，MDK5.25及其以上版本才支持，IAR不支持。
- - 默认不开启，如果要使能此选项，务必看V7开发板用户手册第xx章
- */
- #if Enable_EventRecorder == 1
- /* 初始化EventRecorder并开启 */
- EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U);
- EventRecorderStart();
- #endif
-
- bsp_InitKey(); /* 按键初始化，要放在滴答定时器之前，因为按钮检测是通过滴答定时器扫描 */
- bsp_InitTimer(); /* 初始化滴答定时器 */
- bsp_InitUart(); /* 初始化串口 */
- bsp_InitExtIO(); /* 初始化FMC总线74HC574扩展IO. 必须在 bsp_InitLed()前执行 */
- bsp_InitLed(); /* 初始化LED */
- }
MPU配置和Cache配置：
数据Cache和指令Cache都开启。配置了AXI SRAM区和FMC的扩展IO区。
- /*
- *********************************************************************************************************
- * 函 数 名: MPU_Config
- * 功能说明: 配置MPU
- * 形 参: 无
- * 返 回 值: 无
- *********************************************************************************************************
- */
- static void MPU_Config( void )
- {
- MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct;
- /* 禁止 MPU */
- HAL_MPU_Disable();
- #if 0
- /* 配置AXI SRAM的MPU属性为Write back, Read allocate，Write allocate */
- MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;
- MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x24000000;
- MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_512KB;
- MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
- MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
- MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_CACHEABLE;
- MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
- MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER0;
- MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL1;
- MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
- MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
- HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
- #else
- /* 当前是采用下面的配置 */
- /* 配置AXI SRAM的MPU属性为NORMAL, NO Read allocate，NO Write allocate */
- MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;
- MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x24000000;
- MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_512KB;
- MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
- MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_NOT_BUFFERABLE;
- MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;
- MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
- MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER0;
- MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL1;
- MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
- MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
- HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
- #endif
- /* 配置FMC扩展IO的MPU属性为Device或者Strongly Ordered */
- MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;
- MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x60000000;
- MPU_InitStruct.Size = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB;
- MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
- MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
- MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;
- MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
- MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER1;
- MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL0;
- MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
- MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
-
- HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
- /*使能 MPU */
- HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT);
- }
- /*
- *********************************************************************************************************
- * 函 数 名: CPU_CACHE_Enable
- * 功能说明: 使能L1 Cache
- * 形 参: 无
- * 返 回 值: 无
- *********************************************************************************************************
- */
- static void CPU_CACHE_Enable(void)
- {
- /* 使能 I-Cache */
- SCB_EnableICache();
- /* 使能 D-Cache */
- SCB_EnableDCache();
- }
主功能：
主程序实现如下操作：
上电启动了一个软件定时器，每100ms翻转一次LED2。
K1按键按下，CAN2发送消息给CAN1，蜂鸣器鸣响4次。
K2按键按下，CAN1发送消息给CAN2，点亮LED1。
K2按键按下，CAN1发送消息给CAN2，熄灭LED1。
- /*
- *********************************************************************************************************
- * 函 数 名: DemoCANFD
- * 功能说明: CAN测试
- * 形 参: 无
- * 返 回 值: 无
- *********************************************************************************************************
- */
- void DemoCANFD(void)
- {
- uint8_t ucKeyCode; /* 按键代码 */
- can_Init(); /* 初始化CAN */
-
- bsp_StartAutoTimer(0, 500); /* 启动1个500ms的自动重装的定时器 */
-
- while (1)
- {
- {
- MSG_T msg;
- if (bsp_GetMsg(&msg))
- {
- switch (msg.MsgCode)
- {
- case MSG_CAN1_RX: /* 接收到CAN设备的应答 */
- printf("CAN1接收到消息\r\n");
- can1_Analyze();
- break;
-
- case MSG_CAN2_RX: /* 接收到CAN设备的应答 */
- printf("CAN2接收到消息\r\n");
- can2_Analyze();
- break;
- }
- }
- }
-
- /* 判断定时器超时时间 */
- if (bsp_CheckTimer(0))
- {
- /* 每隔500ms 进来一次 */
- bsp_LedToggle(2);
- }
- /* 按键滤波和检测由后台systick中断服务程序实现，我们只需要调用bsp_GetKey读取键值即可。 */
- ucKeyCode = bsp_GetKey(); /* 读取键值, 无键按下时返回 KEY_NONE = 0 */
- if (ucKeyCode != KEY_NONE)
- {
- switch (ucKeyCode)
- {
- case KEY_DOWN_K1: /* K1键按下 */
- printf("CAN2发送消息给CAN1，蜂鸣器鸣响4次\r\n");
- can_BeepCtrl(1, 4);
- break;
- case KEY_DOWN_K2: /* K2键按下 */
- printf("CAN1发送消息给CAN2，点亮LED1\r\n");
- can_LedOn(1, 1);
- break;
- case KEY_DOWN_K3: /* K3键按下 */
- printf("CAN1发送消息给CAN2，熄灭LED1\r\n");
- can_LedOff(1, 1);
- break;
- default:
- /* 其它的键值不处理 */
- break;
- }
-
- }
- }
- }
92.9 实验例程说明（IAR）
配套例子：
V7-069_双CAN FD之间通信
实验目的：
学习双CAN FD的实现。
实验内容：
K1按键按下，CAN2发送消息给CAN1，蜂鸣器鸣响4次。
K2按键按下，CAN1发送消息给CAN2，点亮LED1。
K2按键按下，CAN1发送消息给CAN2，熄灭LED1。
注意事项：
接线方式是CAN1的CANL1和CAN2的CANL2连接，CAN1的CANH2和CAN2的CANH2连接，具体接线看本工程Doc文件中的截图。
启用CAN1，需要将V7主板上的J12跳线帽短接PA11，J13跳线帽短接PA12。
启用CNA2，硬件无需跳线，要禁止使用以太网功能（有引脚复用）。
上电后串口打印的信息：
波特率 115200，数据位 8，奇偶校验位无，停止位 1
程序设计：
系统栈大小分配：
RAM空间用的AXI SRAM：
硬件外设初始化
硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现：
- /*
- *********************************************************************************************************
- * 函 数 名: bsp_Init
- * 功能说明: 初始化所有的硬件设备。该函数配置CPU寄存器和外设的寄存器并初始化一些全局变量。只需要调用一次
- * 形 参：无
- * 返 回 值: 无
- *********************************************************************************************************
- */
- void bsp_Init(void)
- {
- /* 配置MPU */
- MPU_Config();
-
- /* 使能L1 Cache */
- CPU_CACHE_Enable();
- /*
- STM32H7xx HAL 库初始化，此时系统用的还是H7自带的64MHz，HSI时钟:
- - 调用函数HAL_InitTick，初始化滴答时钟中断1ms。
- - 设置NVIV优先级分组为4。
- */
- HAL_Init();
- /*
- 配置系统时钟到400MHz
- - 切换使用HSE。
- - 此函数会更新全局变量SystemCoreClock，并重新配置HAL_InitTick。
- */
- SystemClock_Config();
- /*
- Event Recorder：
- - 可用于代码执行时间测量，MDK5.25及其以上版本才支持，IAR不支持。
- - 默认不开启，如果要使能此选项，务必看V7开发板用户手册第xx章
- */
- #if Enable_EventRecorder == 1
- /* 初始化EventRecorder并开启 */
- EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U);
- EventRecorderStart();
- #endif
-
- bsp_InitKey(); /* 按键初始化，要放在滴答定时器之前，因为按钮检测是通过滴答定时器扫描 */
- bsp_InitTimer(); /* 初始化滴答定时器 */
- bsp_InitUart(); /* 初始化串口 */
- bsp_InitExtIO(); /* 初始化FMC总线74HC574扩展IO. 必须在 bsp_InitLed()前执行 */
- bsp_InitLed(); /* 初始化LED */
- }
MPU配置和Cache配置：
数据Cache和指令Cache都开启。配置了AXI SRAM区和FMC的扩展IO区。
- /*
- *********************************************************************************************************
- * 函 数 名: MPU_Config
- * 功能说明: 配置MPU
- * 形 参: 无
- * 返 回 值: 无
- *********************************************************************************************************
- */
- static void MPU_Config( void )
- {
- MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct;
- /* 禁止 MPU */
- HAL_MPU_Disable();
- #if 0
- /* 配置AXI SRAM的MPU属性为Write back, Read allocate，Write allocate */
- MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;
- MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x24000000;
- MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_512KB;
- MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
- MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
- MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_CACHEABLE;
- MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
- MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER0;
- MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL1;
- MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
- MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
- HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
- #else
- /* 当前是采用下面的配置 */
- /* 配置AXI SRAM的MPU属性为NORMAL, NO Read allocate，NO Write allocate */
- MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;
- MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x24000000;
- MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_512KB;
- MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
- MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_NOT_BUFFERABLE;
- MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;
- MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
- MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER0;
- MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL1;
- MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
- MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
- HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
- #endif
- /* 配置FMC扩展IO的MPU属性为Device或者Strongly Ordered */
- MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;
- MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x60000000;
- MPU_InitStruct.Size = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB;
- MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
- MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
- MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;
- MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
- MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER1;
- MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL0;
- MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
- MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
-
- HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
- /*使能 MPU */
- HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT);
- }
- /*
- *********************************************************************************************************
- * 函 数 名: CPU_CACHE_Enable
- * 功能说明: 使能L1 Cache
- * 形 参: 无
- * 返 回 值: 无
- *********************************************************************************************************
- */
- static void CPU_CACHE_Enable(void)
- {
- /* 使能 I-Cache */
- SCB_EnableICache();
- /* 使能 D-Cache */
- SCB_EnableDCache();
- }
主功能：
主程序实现如下操作：
上电启动了一个软件定时器，每100ms翻转一次LED2。
K1按键按下，CAN2发送消息给CAN1，蜂鸣器鸣响4次。
K2按键按下，CAN1发送消息给CAN2，点亮LED1。
K2按键按下，CAN1发送消息给CAN2，熄灭LED1。
- /*
- *********************************************************************************************************
- * 函 数 名: DemoCANFD
- * 功能说明: CAN测试
- * 形 参: 无
- * 返 回 值: 无
- *********************************************************************************************************
- */
- void DemoCANFD(void)
- {
- uint8_t ucKeyCode; /* 按键代码 */
- can_Init(); /* 初始化CAN */
-
- bsp_StartAutoTimer(0, 500); /* 启动1个500ms的自动重装的定时器 */
-
- while (1)
- {
- {
- MSG_T msg;
- if (bsp_GetMsg(&msg))
- {
- switch (msg.MsgCode)
- {
- case MSG_CAN1_RX: /* 接收到CAN设备的应答 */
- printf("CAN1接收到消息\r\n");
- can1_Analyze();
- break;
-
- case MSG_CAN2_RX: /* 接收到CAN设备的应答 */
- printf("CAN2接收到消息\r\n");
- can2_Analyze();
- break;
- }
- }
- }
-
- /* 判断定时器超时时间 */
- if (bsp_CheckTimer(0))
- {
- /* 每隔500ms 进来一次 */
- bsp_LedToggle(2);
- }
- /* 按键滤波和检测由后台systick中断服务程序实现，我们只需要调用bsp_GetKey读取键值即可。 */
- ucKeyCode = bsp_GetKey(); /* 读取键值, 无键按下时返回 KEY_NONE = 0 */
- if (ucKeyCode != KEY_NONE)
- {
- switch (ucKeyCode)
- {
- case KEY_DOWN_K1: /* K1键按下 */
- printf("CAN2发送消息给CAN1，蜂鸣器鸣响4次\r\n");
- can_BeepCtrl(1, 4);
- break;
- case KEY_DOWN_K2: /* K2键按下 */
- printf("CAN1发送消息给CAN2，点亮LED1\r\n");
- can_LedOn(1, 1);
- break;
- case KEY_DOWN_K3: /* K3键按下 */
- printf("CAN1发送消息给CAN2，熄灭LED1\r\n");
- can_LedOff(1, 1);
- break;
- default:
- /* 其它的键值不处理 */
- break;
- }
-
- }
- }
- }
92.10 总结
本章节就为大家讲解这么多，FDCAN涉及到的知识点非常多，建议先将例子熟练运用，然后再深入了解。
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发布时间：2021-11-6 23:52
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