【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
; t8 l, v, j; K, Y3 e" O. C
SDIFC.FLSSAn.SFEC=1 //如果滤波匹配成功的话将消息保存到RxFIFO中
3 A" H) F' ~1 l' }! Q* i( K, R
SDIFC.FLSSAn.SFID1=0x123 //ID12 X) Z- z. Q9 Y2 C5 O
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 u/ ]2 T' O; y6 Q; C
SDIFC.FLSSAn.SFEC=1 //如果滤波匹配成功的话将消息保存到Rx FIFO中
" S( O/ u1 W( a9 }8 h
SDIFC.FLSSAn.SFID1=0x123 //ID1
3 C. ?/ e$ v/ l
SDIFC.FLSSAn.SFID2=0X123 //ID2

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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
( g5 I) h# Q i. A* f
SDIFC.FLSSAn.SFEC=1 //如果滤波匹配成功的话将消息保存到Rx FIFO中
: c$ E. A5 v. Y4 R
SDIFC.FL SSAn.SFID1=0xFF00 //ID10 P" j- r4 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 */. ~4 A+ |- T" O$ v: x! n
GetIndex = ((hfdcan->Instance->RXF0S & FDCAN_RXF0S_F0GI) >> 8);" {3 m# k1 f: p+ W5 a6 Z
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;2 ^' A2 ~3 x) N+ t U
pRxHeader->Identifier = ((*RxAddress & FDCAN_ELEMENT_MASK_STDID) >> 18);6 s! U+ R2 L+ q. N8 W
pRxHeader->RxFrameType = (*RxAddress & FDCAN_ELEMENT_MASK_RTR);- F; R8 N$ z# B. }5 b' V9 i
pRxHeader->ErrorStateIndicator = (*RxAddress++ & FDCAN_ELEMENT_MASK_ESI); //这里地址自加了一次6 U* c: u7 E6 A3 I1 F& F+ U5 \, ~" i
pRxHeader->RxTimestamp = (*RxAddress & FDCAN_ELEMENT_MASK_TS);9 p; j) C- o! o/ c2 d0 n$ r4 X s
pRxHeader->DataLength = (*RxAddress & FDCAN_ELEMENT_MASK_DLC);
0 A8 ~. f9 M2 O& \& z
pRxHeader->IsFilterMatchingFrame = ((*RxAddress++ & FDCAN_ELEMENT_MASK_ANMF) >> 31); //这里地址又自加了一次
2 w8 A2 T. D7 `# C) C- o
......
9 q& D$ f( Y' Y
pData = (uint8_t *)RxAddress;
9 n, s+ L$ H& \: Z
for(ByteCounter = 0; ByteCounter < DLCtoBytes[pRxHeader->DataLength >> 16]; ByteCounter++)0 h8 l) ]1 p5 i+ D( S3 e3 u2 K
{
% m8 E/ U% y1 V' C/ H
*pRxData++ = *pData++;! n; I3 u/ _9 L H
}

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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
8 r' x! K" `" [- J
FDCAN_CopyMessageToRAM(hfdcan, pTxHeader, pTxData, PutIndex); //复制消息到Tx buffer
6 U! v) H3 H/ c0 }3 ^
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)) N6 Y7 l1 p- `! T. S
{
0 v% m) i3 b8 z) H, S' a
FDCAN_FilterTypeDef FDCAN1_RXFilter;
' l" Y! m1 I3 y( P
! k" C& D3 O- j$ }/ J4 Q
HAL_FDCAN_DeInit(&FDCAN1_Handler); //先清除以前的设置
- h2 ^& V( F: r% p
FDCAN1_Handler.Instance=FDCAN1; j7 |# n9 m2 d; i1 t
FDCAN1_Handler.Init.FrameFormat=FDCAN_FRAME_CLASSIC; //传统模式- h! m! w' {* T# b0 Y0 M! c
FDCAN1_Handler.Init.Mode=FDCAN_MODE_NORMAL; //正常模式, t( e% Y" ~+ |3 e' Y6 z, m5 H
FDCAN1_Handler.Init.AutoRetransmission=DISABLE; //关闭自动重传: ^$ m$ g4 k) g2 x
FDCAN1_Handler.Init.TransmitPause=DISABLE; //关闭传输暂停
/ F# e: O: h3 s$ Y
FDCAN1_Handler.Init.ProtocolException=DISABLE; //关闭协议异常处理: q F0 i: {' A4 R! e+ f
* d4 s& Q: L! f5 L3 S5 B) \* J: l
//时钟为200M，baudrate=200M/(NominalTimeSeg1+NominalTimeSeg2+1)/NominalPrescaler，这里配置为1M
y' @& W$ B& C
FDCAN1_Handler.Init.NominalPrescaler=10; //分频系数( O X, w/ d# E; |
FDCAN1_Handler.Init.NominalSyncJumpWidth=8; //重新同步跳跃宽度, [+ i& C3 u; m
FDCAN1_Handler.Init.NominalTimeSeg1=11; //tsg1范围:2~256
4 T6 J( b- L8 w2 w5 ?
FDCAN1_Handler.Init.NominalTimeSeg2=8; //tsg2范围:2~128* Q; ? O7 l7 l# U N9 m
, A H! _# m* X
FDCAN1_Handler.Init.MessageRAMOffset=0; //信息RAM偏移，10KB消息RAM共有2560字，故可以偏移0~25609 H% s6 H% s/ Q+ {* H" [
//使用了多少个滤波器就要设置为多少% n; S; [% y$ [0 e1 i# Y5 {
FDCAN1_Handler.Init.StdFiltersNbr=3; //标准帧滤波器个数，0~128
M0 b4 ~4 ^9 G- z" w: ^3 O
FDCAN1_Handler.Init.ExtFiltersNbr=2; //扩展帧滤波器个数，0~64& Q7 q( x* V/ f& r. n ]
! a! T" a+ p% a% O8 P% ~
//接收FIFO0、FIFO1和buffer配置，此处没有使用FIFO1故个数设置为0- S. V0 N% Y$ x3 B7 f8 v0 ?% o
FDCAN1_Handler.Init.RxFifo0ElmtsNbr=64; //设置接收FIFO0元素个数，0-64
2 b8 G% i: a( P- c5 w
FDCAN1_Handler.Init.RxFifo0ElmtSize=FDCAN_DATA_BYTES_8; //接收FIFO0元素的数据域大小:8字节
+ M+ r! Z0 ]6 M- @
FDCAN1_Handler.Init.RxFifo1ElmtsNbr=0; //设置接收FIFO1元素个数，0-64
3 n) l0 }9 o4 ^+ R- n& |# {
FDCAN1_Handler.Init.RxFifo1ElmtSize=FDCAN_DATA_BYTES_8; //接收FIFO1元素的数据域大小:8字节
7 X* Z0 A. }& J7 g
FDCAN1_Handler.Init.RxBuffersNbr=64; //接收buffer元素个数，0~64, c9 T4 _! s- e4 J* h4 w
FDCAN1_Handler.Init.RxBufferSize=FDCAN_DATA_BYTES_8; //接收buffer元素的数据域大小:8字节 5 }$ ^4 O0 o! Z; ]/ K/ ?; H, m
$ ]2 [3 f/ q& }9 A& i B
//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0.9 }+ V1 ?7 K( E L* `
FDCAN1_Handler.Init.TxEventsNbr=0; //发送事件FIFO元素个数，0~32 L7 Q! a z# ?3 P& o' Y% t
FDCAN1_Handler.Init.TxBuffersNbr=32; //发送buffer元素个数，0~32. m! v5 z9 E3 U X& A' U
FDCAN1_Handler.Init.TxFifoQueueElmtsNbr=0; //发送Buffer被用作发送FIFO/队列的元素个数，0~32: X+ A3 f) U# u3 v
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' o7 h+ D1 C' q$ ]
FDCAN1_Handler.Init.TxElmtSize=FDCAN_DATA_BYTES_8; //发送元素的数据域大小:8字节. E) o% P6 A* o4 X. P* a2 A
0 R/ F }6 N6 K( j: S% D( w
if(HAL_FDCAN_Init(&FDCAN1_Handler)!=HAL_OK) return 1; //初始化FDCAN- I+ }. Z6 e f/ o( Z0 R! a y
( E8 ^; V3 ]* @% S5 r" K( E2 h
//配置RX滤波器，标准帧
* b5 S" k3 g0 Z
FDCAN1_RXFilter.IdType=FDCAN_STANDARD_ID; //标准ID' Q! j/ E) J, Y
FDCAN1_RXFilter.FilterIndex=0; //滤波器索引 0 p. ~, ~( ?# \( O
FDCAN1_RXFilter.FilterType=FDCAN_FILTER_MASK; //滤波器类型
FDCAN1_RXFilter.FilterConfig=FDCAN_FILTER_TO_RXFIFO0; //过滤器0关联到FIFO0 6 m- T0 r/ ]; ^" v2 ]$ ?* _
FDCAN1_RXFilter.FilterID1=0x112; //11位ID1 l2 Z3 Q# `1 X, g* B8 `
FDCAN1_RXFilter.FilterID2=0x7FF; //11位掩码: h5 D& c4 W; X2 u, D
if(HAL_FDCAN_ConfigFilter(&FDCAN1_Handler,&FDCAN1_RXFilter)!=HAL_OK) return 2;//滤波器初始化% a7 a$ b6 L# _$ A. l% H, ^
7 V$ N1 \$ ]* S! x3 @' l
FDCAN1_RXFilter.IdType=FDCAN_STANDARD_ID; //标准ID' T, n8 {2 R( N! f. D- ]9 f- l* z
FDCAN1_RXFilter.FilterIndex=1; //滤波器索引 2 @. {2 k7 Y' p
FDCAN1_RXFilter.FilterType=FDCAN_FILTER_MASK; //滤波器类型/ Z6 R% F, _, p) `) Z
FDCAN1_RXFilter.FilterConfig=FDCAN_FILTER_TO_RXFIFO0; //过滤器0关联到FIFO0
2 @& k+ S- ?3 o( ]
FDCAN1_RXFilter.FilterID1=0x113; //11位ID( w7 A( b& [( m7 ?$ n: U" _
FDCAN1_RXFilter.FilterID2=0x7FF; //11位掩码' [+ j# l; Q; c% i: ^% |$ L
if(HAL_FDCAN_ConfigFilter(&FDCAN1_Handler,&FDCAN1_RXFilter)!=HAL_OK) return 2;//滤波器初始化
0 g3 {1 b- A! N0 v6 |
$ j" @9 }" @/ D, V
FDCAN1_RXFilter.IdType=FDCAN_STANDARD_ID; //标准ID! s4 z! X O. k
FDCAN1_RXFilter.FilterIndex=2; //滤波器索引
9 u* o% P2 V4 P2 b1 q* L) U
FDCAN1_RXFilter.FilterType=FDCAN_FILTER_MASK; //滤波器类型
+ o w8 I- V. J( R
FDCAN1_RXFilter.FilterConfig=FDCAN_FILTER_TO_RXFIFO0; //过滤器0关联到FIFO0 ( K2 P% g& N2 z! b, B# q$ i4 O
FDCAN1_RXFilter.FilterID1=0x114; //11位ID
1 G: I w( X) w. Z7 K
FDCAN1_RXFilter.FilterID2=0x7FF; //11位掩码
; Q' f/ I7 I" c$ j" O, @, u3 U1 \
if(HAL_FDCAN_ConfigFilter(&FDCAN1_Handler,&FDCAN1_RXFilter)!=HAL_OK) return 2;//滤波器初始化
7 i6 z8 {6 N5 \9 H( ^4 V
. u" P' b8 f, R( ^( P, r' ]
//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+ B4 U. q1 Y5 E) _
FDCAN1_RXFilter.IdType=FDCAN_EXTENDED_ID; //扩展ID" a. K- P. w9 {' z% u; g4 i/ L
FDCAN1_RXFilter.FilterIndex=0; //滤波器索引 % m8 U4 \ \9 r1 p
FDCAN1_RXFilter.FilterType=FDCAN_FILTER_MASK; //滤波器类型2 T4 {1 [5 |# t- F* L8 z
FDCAN1_RXFilter.FilterConfig=FDCAN_FILTER_TO_RXFIFO0; //过滤器0关联到FIFO0
, w2 E6 v7 d$ P- J+ O; a2 y
FDCAN1_RXFilter.FilterID1=(1 << 20)|(2 << 12); //32位ID1 |0 g/ Y c1 ^, p4 s0 q+ m0 P/ G* s
FDCAN1_RXFilter.FilterID2=0x1FFFF000; //32位掩码8 {- b9 ]* g% P: d$ m( m
if(HAL_FDCAN_ConfigFilter(&FDCAN1_Handler,&FDCAN1_RXFilter)!=HAL_OK) return 2;//滤波器初始化* F2 ?! [7 h$ U; o; D- g
" y, _, b( `& `
FDCAN1_RXFilter.IdType=FDCAN_EXTENDED_ID; //扩展ID2 L, I( X& p6 j7 n" ~3 `# P
FDCAN1_RXFilter.FilterIndex=1; //滤波器索引 6 K! m$ @6 l# _1 v& {" Y' d
FDCAN1_RXFilter.FilterType=FDCAN_FILTER_MASK; //滤波器类型
u; x# w. Z# }/ [# W' m
FDCAN1_RXFilter.FilterConfig=FDCAN_FILTER_TO_RXFIFO0; //过滤器0关联到FIFO0 ^5 [$ i0 B7 p3 }) W! d' u [
FDCAN1_RXFilter.FilterID1=(1 << 20)|(3 << 12); //32位ID/ S0 _* w3 P% M7 Y/ O
FDCAN1_RXFilter.FilterID2=0x1FFFF000; //32位掩码
8 h3 s1 M% }2 g5 [/ |: l2 o8 B
if(HAL_FDCAN_ConfigFilter(&FDCAN1_Handler,&FDCAN1_RXFilter)!=HAL_OK) return 2; //滤波器初始化
: L# ?5 m) J; s, o; T2 |* ?
$ u# v; I( d* v! Q+ T
//滤除的消息直接丢弃
& m: M7 P4 H/ O/ y0 n
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
6 P! d. H& j( B2 f
+ W- U# Q$ e6 ^0 t& m
HAL_FDCAN_ActivateNotification(&FDCAN1_Handler,FDCAN_IT_RX_FIFO0_NEW_MESSAGE,0); //使能新消息接收中断- B9 M V7 M9 _# u' A! T/ g
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 # O9 e9 w X. q, C7 h% d0 H. W0 {8 M
6 U3 R2 @9 @- y# O1 W% L0 b
HAL_FDCAN_Start(&FDCAN1_Handler); //开启FDCAN/ \7 Z9 W" E( u5 i; L* p6 V
return 0;
3 I, |+ C+ {+ E6 ?1 a9 |! }
}

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)
( s$ T0 E6 p& ^: r' D, H7 c
//len:数据长度(最大为8),可设置为FDCAN_DLC_BYTES_2~FDCAN_DLC_BYTES_8 ; `& y3 e4 c6 X5 p
//msg:数据指针,最大为8个字节./ ` G* C s: \+ ~' U
//返回值:0,成功;# D9 d& b h" G% @" Q
// 其他,失败;
4 Y) X, T& T( p8 {/ q& e& b& G
u8 FDCAN1_Send_Msg(u8* msg,u32 len)+ F% M- A m, }4 ]0 ^0 a0 ~
{
' I$ K" W5 ~) y5 A: {2 b0 A) _
FDCAN1_TxHeader.Identifier=0x12; //32位ID- Y# {" U- x' x0 Z6 K# M
FDCAN1_TxHeader.IdType=FDCAN_STANDARD_ID; //标准ID3 A0 e( v: R5 y
FDCAN1_TxHeader.TxFrameType=FDCAN_DATA_FRAME; //数据帧
5 E& S7 Q5 [: ?
FDCAN1_TxHeader.DataLength=len; //数据长度" X3 z+ j5 B, L1 {2 n/ Y2 K4 |! y6 P
FDCAN1_TxHeader.ErrorStateIndicator=FDCAN_ESI_ACTIVE; & _- Q8 b; b u6 Z# D9 O
FDCAN1_TxHeader.BitRateSwitch=FDCAN_BRS_OFF; //关闭速率切换8 F( f! ~' t; K; U1 t9 w
FDCAN1_TxHeader.FDFormat=FDCAN_CLASSIC_CAN; //传统的CAN模式; D- `# X- u c# O/ F6 O
FDCAN1_TxHeader.TxEventFifoControl=FDCAN_NO_TX_EVENTS; //无发送事件4 K; V9 Q9 \. W/ A! P& U4 z
FDCAN1_TxHeader.MessageMarker=0; / C* i/ @# ]- a
7 w! u+ B- y {& n( Y& x
if(HAL_FDCAN_AddMessageToTxFifoQ(&FDCAN1_Handler,&FDCAN1_TxHeader,msg)!=HAL_OK) return 1;//发送3 Q5 `+ i6 G, t% o) Z0 M! k
return 0;
# w( F- S( _( @
}

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2 k5 k& w3 ?& U D6 F
//buf:数据缓存区; ! H7 N K1 X' ~8 P, R; F: J/ y
//返回值:0,无数据被收到;
6 r& H0 z6 w/ T- g
// 其他,接收的数据长度;" @9 g2 O1 `$ D' v u3 W
u8 FDCAN1_Receive_Msg(u8 *buf)5 t5 Q1 J/ }' q& C4 W& O5 C
{
. }% t4 U0 h) D y# J) X0 Z
if(HAL_FDCAN_GetRxMessage(&FDCAN1_Handler,FDCAN_RX_FIFO0,&FDCAN1_RxHeader,buf)!=HAL_OK)return 0;//接收数据
: c6 I& O- M; a( J
return FDCAN1_RxHeader.DataLength>>16;
7 d2 Z2 B5 @7 T
}