【经验分享】使用STM32F103做CAN的收发通信

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STMCU小助手发布时间：2021-11-7 15:31

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文章简介:	CAN 是Controller Area Network 的缩写（以下称为CAN），该通信使用的是ISO11898标准，该标准的物理层特征如下图所示。

CAN通信

CAN 是Controller Area Network 的缩写（以下称为CAN），该通信使用的是ISO11898标准，该标准的物理层特征如下图所示。

CAN协议是通过以下5种类型的帧进行的：

数据帧
摇控帧
错误帧
过载帧
帧间隔

另外，数据帧和遥控帧有标准格式和扩展格式两种格式。标准格式有11 个位的标识符（ID），扩展格式有29 个位的ID。

大部分系统使用的都是数据帧，我这里使用的也是数据帧。
数据帧一般由7个段构成，即：
（1）帧起始。表示数据帧开始的段。
（2）仲裁段。表示该帧优先级的段。
（3）控制段。表示数据的字节数及保留位的段。
（4）数据段。数据的内容，一帧可发送0~8个字节的数据。
（5） CRC段。检查帧的传输错误的段。
（6） ACK段。表示确认正常接收的段。
（7）帧结束。表示数据帧结束的段。

明确了数据帧概念，还需要理解一下过滤器的作用。

STM32的标识符屏蔽滤波目的是减少了CPU处理CAN通信的开销。STM32的过滤器组最多有28个（互联型），但是STM32F103ZET6只有14个（增强型），每个滤波器组x由2个32为寄存器，CAN_FxR1和CAN_FxR2组成。
STM32每个过滤器组的位宽都可以独立配置，以满足应用程序的不同需求。根据位宽的不同，每个过滤器组可提供：

1个32位过滤器，包括：STDID[10:0]、EXTID[17:0]、IDE和RTR位
2个16位过滤器，包括：STDID[10:0]、IDE、RTR和EXTID[17:15]位

此外过滤器可配置为，屏蔽位模式和标识符列表模式。

在屏蔽位模式下，标识符寄存器和屏蔽寄存器一起，指定报文标识符的任何一位，应该按照“必须匹配”或“不用关心”处理。
而在标识符列表模式下，屏蔽寄存器也被当作标识符寄存器用。因此，不是采用一个标识符加一个屏蔽位的方式，而是使用2个标识符寄存器。接收报文标识符的每一位都必须跟过滤器标识符相同。相关文章：CAN总线详解。

一般也都是使用标识符列表模式，这里使用的也是标识符列表模式。滤波过程举例如下：

在程序中就是：

//要过滤的ID高位
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdHigh=0X00;
//要过滤的ID低位
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdLow= (((u32)0x1314<<3)|CAN_ID_EXT|CAN_RTR_DATA)&0xFFFF;
//过滤器屏蔽标识符的高16位值
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdHigh=0xFFFF;
//过滤器屏蔽标识符的低16位值
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdLow=0xFFFF;

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这里的CAN_FilterId和CAN_FilterMaskId是配合使用的，意思是CAN_FilterId指出需要屏蔽ID的什么内容，什么格式；CAN_FilterMaskId是指CAN_FilterId的每一位是否需要过滤，若CAN_FilterMaskId在某位上是1的话，ID对应位上的数值就必须和CAN_FilterId该位上的一样，保持一致，反之则是“不关心”。

上述程序的设置的含义就是：只接收来自0x1314的数据，屏蔽其他ID的数据。

程序思路

这里准备做一个主机与从机的通信，主要用扩展标识符ExtId来区分，分配的标识符是：
主机：0x1314
从机：0x1311

主机负责接收所有从机的数据，不需要过滤，用扩展标识符ExtId来区分不同从机的数据；主机还可以向不同从机发送信息。而从机则只接收来自主机的数据，同样用扩展标识符ExtId来区分是否是发向自己的数据；同时，也能够向主机发送信息。

相关代码

代码也是非常简单的，这里贴出了主机和从机的can.c和can.h两个文件。

从机相关代码

can.c文件：

#include "can.h"
/* 在中断处理函数中返回 */
//__IO uint32_t ret = 0;
//接收数据缓冲器
u8 RxBuf[5];
u8 Rx_flag=0;
void CAN1_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
CAN_InitTypeDef CAN_InitStructure;
CAN_FilterInitTypeDef CAN_FilterInitStructure;
/* 复用功能和GPIOB端口时钟使能*/
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO | RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
/* CAN1 模块时钟使能 */
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_CAN1, ENABLE);
/* Configure CAN pin: RX */ // PB8
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; //上拉输入
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
/* Configure CAN pin: TX */ // PB9
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //复用推挽输出
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
//#define GPIO_Remap_CAN GPIO_Remap1_CAN1 本实验没有用到重映射I/O
GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap1_CAN1, ENABLE);
//CAN_NVIC_Configuration(); //CAN中断初始化
/* Configure the NVIC Preemption Priority Bits */
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_0);
#ifdef VECT_TAB_RAM
/* Set the Vector Table base location at 0x20000000 */
NVIC_SetVectorTable(NVIC_VectTab_RAM, 0x0);
#else /* VECT_TAB_FLASH */
/* Set the Vector Table base location at 0x08000000 */
NVIC_SetVectorTable(NVIC_VectTab_FLASH, 0x0);
#endif
/* enabling interrupt */
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=USB_LP_CAN1_RX0_IRQn;;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
//CAN_INIT();//CA初始化N模块
/* CAN register init */
CAN_DeInit(CAN1); //将外设CAN的全部寄存器重设为缺省值
CAN_StructInit(&CAN_InitStructure); //把CAN_InitStruct中的每一个参数按缺省值填入
/* CAN cell init */
CAN_InitStructure.CAN_TTCM=DISABLE; //没有使能时间触发模式
CAN_InitStructure.CAN_ABOM=DISABLE; //没有使能自动离线管理
CAN_InitStructure.CAN_AWUM=DISABLE; //没有使能自动唤醒模式
CAN_InitStructure.CAN_NART=DISABLE; //没有使能非自动重传模式
CAN_InitStructure.CAN_RFLM=DISABLE; //没有使能接收FIFO锁定模式
CAN_InitStructure.CAN_TXFP=DISABLE; //没有使能发送FIFO优先级
CAN_InitStructure.CAN_Mode=CAN_Mode_Normal; //CAN设置为正常模式
CAN_InitStructure.CAN_SJW=CAN_SJW_1tq; //重新同步跳跃宽度1个时间单位
CAN_InitStructure.CAN_BS1=CAN_BS1_3tq; //时间段1为3个时间单位
CAN_InitStructure.CAN_BS2=CAN_BS2_2tq; //时间段2为2个时间单位
CAN_InitStructure.CAN_Prescaler=60; //时间单位长度为60
CAN_Init(CAN1,&CAN_InitStructure); //波特率为：72M/2/60(1+3+2)=0.1 即波特率为100KBPs
// CAN filter init 过滤器，注意，只接收主机发过来的数据，屏蔽其他数据
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterNumber=1; //指定过滤器为1
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMode=CAN_FilterMode_IdMask; //指定过滤器为标识符屏蔽位模式
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterScale=CAN_FilterScale_32bit; //过滤器位宽为32位
//CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdHigh= (((u32)0x1314<<3)&0xFFFF0000)>>16;
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdHigh=0X00; //要过滤的ID高位
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdLow= (((u32)0x1314<<3)|CAN_ID_EXT|CAN_RTR_DATA)&0xFFFF; //要过滤的ID低位
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdHigh=0xFFFF; //过滤器屏蔽标识符的高16位值
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdLow=0xFFFF; //过滤器屏蔽标识符的低16位值
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterFIFOAssignment=CAN_FIFO0; //设定了指向过滤器的FIFO为0
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterActivation=ENABLE; //使能过滤器
CAN_FilterInit(&CAN_FilterInitStructure); //按上面的参数初始化过滤器
/* CAN FIFO0 message pending interrupt enable */
CAN_ITConfig(CAN1,CAN_IT_FMP0, ENABLE); //使能FIFO0消息挂号中断
}
/* 发送两个字节的数据*/
u8 CAN_SetMsg(u8 Data1,u8 Data2)
{
u8 mbox;
u16 i=0;
CanTxMsg TxMessage;
TxMessage.StdId=0x0000; //标准标识符为0x00
TxMessage.ExtId=0x1311; //扩展标识符0x1311,可以更改该标识符以示区分不同从机
TxMessage.IDE=CAN_ID_EXT; //使用扩展标识符
TxMessage.RTR=CAN_RTR_DATA; //为数据帧
TxMessage.DLC=2; //消息的数据长度为2个字节
TxMessage.Data[0]=Data1; //第一个字节数据
TxMessage.Data[1]=Data2; //第二个字节数据
//发送数据
mbox= CAN_Transmit(CAN1, &TxMessage);
while((CAN_TransmitStatus(CAN1, mbox)==CAN_TxStatus_Failed)&&(i<0XFFF))
i++; //等待发送结束
if(i>=0XFFF)
return 0;
return 1;
}
u8 CAN_GetMsg(u8 *msg1,u8 *msg2)
{
if(Rx_flag == 1)//发现数据
{
*msg1=RxBuf[0];
*msg2=RxBuf[1];
Rx_flag=0;//数据已经取走，可以更新数据
return 1;
}else
return 0;
}
/* USB中断和CAN接收中断服务程序，USB跟CAN公用I/O，这里只用到CAN的中断。 */
void USB_LP_CAN1_RX0_IRQHandler(void)
{
CanRxMsg RxMessage;
RxMessage.StdId=0x00;
RxMessage.ExtId=0x00;
RxMessage.IDE=0;
RxMessage.DLC=0;
RxMessage.FMI=0;
RxMessage.Data[0]=0x00;
RxMessage.Data[1]=0x00;
CAN_Receive(CAN1,CAN_FIFO0, &RxMessage); //接收FIFO0中的数据
if(Rx_flag == 0)//数据已取走或者缓冲器为空
{
RxBuf[0]=RxMessage.Data[0];
RxBuf[1]=RxMessage.Data[1];
Rx_flag=1;//数据已经备好，等待取走
}
}