【经验分享】STM32H7的FDCAN

[复制链接]

STMCU小助手发布时间：2021-12-22 14:00

文章
文章封面:
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
8 c% u* _. E S& y
SDIFC.FLSSAn.SFEC=1 //如果滤波匹配成功的话将消息保存到RxFIFO中
7 K K1 m( n2 b8 V2 U0 `* l0 I
SDIFC.FLSSAn.SFID1=0x123 //ID1
2 k* ?# Z/ i0 x$ F! w
SDIFC.FLSSAn.SFID2=0X321 //ID2

复制代码

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* l: ]' A5 j# l1 a% Z1 z6 ?1 h" P
SDIFC.FLSSAn.SFEC=1 //如果滤波匹配成功的话将消息保存到Rx FIFO中- b* A1 u) M/ o g- H# {
SDIFC.FLSSAn.SFID1=0x123 //ID11 X5 a0 C+ p4 z5 j
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) k- |% U' `5 f% t0 \
SDIFC.FLSSAn.SFEC=1 //如果滤波匹配成功的话将消息保存到Rx FIFO中3 i/ i, r0 g' }9 J3 e- }" Y/ C
SDIFC.FL SSAn.SFID1=0xFF00 //ID1" o* i! a* L Y) }# u9 k; p
SDIFC.FLSSAn.SFID2=0xF00 //掩码

复制代码

      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 */
8 ], K- s1 ^5 t! l4 v
GetIndex = ((hfdcan->Instance->RXF0S & FDCAN_RXF0S_F0GI) >> 8);3 f8 C1 N% `+ K: b% N( a9 E. |, B
RxAddress = (uint32_t *)(hfdcan->msgRam.RxFIFO0SA + (GetIndex * hfdcan->Init.RxFifo0ElmtSize * 4));

复制代码

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 Z2 V4 K. g2 N; f7 z7 L
pRxHeader->Identifier = ((*RxAddress & FDCAN_ELEMENT_MASK_STDID) >> 18); z M! i2 Y0 o! l; M1 D
pRxHeader->RxFrameType = (*RxAddress & FDCAN_ELEMENT_MASK_RTR);4 d5 T) @& D2 J9 d! l5 f
pRxHeader->ErrorStateIndicator = (*RxAddress++ & FDCAN_ELEMENT_MASK_ESI); //这里地址自加了一次( L- [* {2 s/ T) s+ I' a
pRxHeader->RxTimestamp = (*RxAddress & FDCAN_ELEMENT_MASK_TS);/ Q! P7 a9 k4 h4 n
pRxHeader->DataLength = (*RxAddress & FDCAN_ELEMENT_MASK_DLC);) U9 j( V$ L7 V- Q7 ~! S
pRxHeader->IsFilterMatchingFrame = ((*RxAddress++ & FDCAN_ELEMENT_MASK_ANMF) >> 31); //这里地址又自加了一次
r4 w1 S6 |+ R1 R, g1 F
......
7 Y5 L3 x9 ?" T& @: T
pData = (uint8_t *)RxAddress;; w% D; Q1 s+ R/ T+ K, @
for(ByteCounter = 0; ByteCounter < DLCtoBytes[pRxHeader->DataLength >> 16]; ByteCounter++)/ h* H; Q" U/ [2 c# f% f; T, j
{9 P, y$ w: ?5 p
*pRxData++ = *pData++;
# v4 C8 q/ ]9 P* ^ y2 @: B# I8 o
}

复制代码

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 - M; Y( ~0 L) y& D) M5 z a
FDCAN_CopyMessageToRAM(hfdcan, pTxHeader, pTxData, PutIndex); //复制消息到Tx buffer - |3 c+ ]5 p! C2 ]7 P- M4 l4 F
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)6 c& c5 X" L* t3 {
{ F$ W" `3 p! P8 V& @3 c2 L2 q
FDCAN_FilterTypeDef FDCAN1_RXFilter;. Q, D6 r A2 F5 B
2 m) N$ k/ @3 S C4 N9 `/ ~
HAL_FDCAN_DeInit(&FDCAN1_Handler); //先清除以前的设置
' M$ [: [2 [$ [2 P! v9 C
FDCAN1_Handler.Instance=FDCAN1;
0 @+ d# z8 O, |! ?* @9 t: ?
FDCAN1_Handler.Init.FrameFormat=FDCAN_FRAME_CLASSIC; //传统模式9 W! A3 h- I: I" i
FDCAN1_Handler.Init.Mode=FDCAN_MODE_NORMAL; //正常模式9 V7 ]" k. e! S/ O# R
FDCAN1_Handler.Init.AutoRetransmission=DISABLE; //关闭自动重传
- s' o ~5 L; n
FDCAN1_Handler.Init.TransmitPause=DISABLE; //关闭传输暂停
" q! M* M( L# t- H
FDCAN1_Handler.Init.ProtocolException=DISABLE; //关闭协议异常处理3 d& f. e) |' g2 Z. q1 a
( r2 U& b. A d! x& O) Y, I
//时钟为200M，baudrate=200M/(NominalTimeSeg1+NominalTimeSeg2+1)/NominalPrescaler，这里配置为1M
! Z; c5 z3 f& @* X
FDCAN1_Handler.Init.NominalPrescaler=10; //分频系数
# Q- N# A" E$ J. |9 d& I
FDCAN1_Handler.Init.NominalSyncJumpWidth=8; //重新同步跳跃宽度2 h G$ W: W0 G2 t4 h7 R* ^' n" ~
FDCAN1_Handler.Init.NominalTimeSeg1=11; //tsg1范围:2~256
- J4 N1 M0 f! R+ v! }; Y/ X
FDCAN1_Handler.Init.NominalTimeSeg2=8; //tsg2范围:2~128
# n3 P+ \: X; X8 T( \3 i- ^
* Z5 M& A9 G. F/ }; i
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# n4 Z# _( o" r5 C
//使用了多少个滤波器就要设置为多少3 G5 x- z* H1 X: l7 q1 k
FDCAN1_Handler.Init.StdFiltersNbr=3; //标准帧滤波器个数，0~128
& d: W( m7 m0 x0 H" ?" O
FDCAN1_Handler.Init.ExtFiltersNbr=2; //扩展帧滤波器个数，0~64! D W) U+ p% o- H. \
6 b# \( p4 l, W
//接收FIFO0、FIFO1和buffer配置，此处没有使用FIFO1故个数设置为0+ C! Q- v# J0 W& D! V
FDCAN1_Handler.Init.RxFifo0ElmtsNbr=64; //设置接收FIFO0元素个数，0-646 ~6 O2 u. k+ B8 C7 f
FDCAN1_Handler.Init.RxFifo0ElmtSize=FDCAN_DATA_BYTES_8; //接收FIFO0元素的数据域大小:8字节
# n9 b3 P3 }' ?8 r! M
FDCAN1_Handler.Init.RxFifo1ElmtsNbr=0; //设置接收FIFO1元素个数，0-64) L$ y* y* F. `6 i
FDCAN1_Handler.Init.RxFifo1ElmtSize=FDCAN_DATA_BYTES_8; //接收FIFO1元素的数据域大小:8字节
2 H9 W) |0 Y7 P9 ?* M! s
FDCAN1_Handler.Init.RxBuffersNbr=64; //接收buffer元素个数，0~64
/ q5 \6 w% a9 @3 v& G8 N
FDCAN1_Handler.Init.RxBufferSize=FDCAN_DATA_BYTES_8; //接收buffer元素的数据域大小:8字节
9 r' e, Y& t* k- _! I
9 y6 H- u8 T! R% D/ \
//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.
* F s2 K& y/ V ^
FDCAN1_Handler.Init.TxEventsNbr=0; //发送事件FIFO元素个数，0~325 z- @2 o9 U, f, @, C1 j
FDCAN1_Handler.Init.TxBuffersNbr=32; //发送buffer元素个数，0~32
$ Q% V9 @: ?# {; ]! h; L
FDCAN1_Handler.Init.TxFifoQueueElmtsNbr=0; //发送Buffer被用作发送FIFO/队列的元素个数，0~32
- U, \" ]$ `& n3 ~7 K
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
8 c) Z& y, f6 b
FDCAN1_Handler.Init.TxElmtSize=FDCAN_DATA_BYTES_8; //发送元素的数据域大小:8字节# U) z$ j8 i: X j8 u# C& `: k
3 M1 p9 ]7 p/ C) t) F- {
if(HAL_FDCAN_Init(&FDCAN1_Handler)!=HAL_OK) return 1; //初始化FDCAN
+ G! a4 ^. a$ l& d9 L) B9 l
8 h4 h. Q+ B- b1 C7 D
//配置RX滤波器，标准帧 ' M& D* |3 m9 t! G. A
FDCAN1_RXFilter.IdType=FDCAN_STANDARD_ID; //标准ID
+ k/ n5 Z, J5 l6 u* t8 U8 Q
FDCAN1_RXFilter.FilterIndex=0; //滤波器索引
. ^1 @. N( Y. t; z
FDCAN1_RXFilter.FilterType=FDCAN_FILTER_MASK; //滤波器类型7 H0 A8 Y# I6 `$ O9 @" ~$ B, @& ^
FDCAN1_RXFilter.FilterConfig=FDCAN_FILTER_TO_RXFIFO0; //过滤器0关联到FIFO0
% t7 i p. F6 c4 `8 O0 e6 x
FDCAN1_RXFilter.FilterID1=0x112; //11位ID
1 O8 d) y* E e* E9 P
FDCAN1_RXFilter.FilterID2=0x7FF; //11位掩码$ E) L: v# W1 @: ^
if(HAL_FDCAN_ConfigFilter(&FDCAN1_Handler,&FDCAN1_RXFilter)!=HAL_OK) return 2;//滤波器初始化
. X* c9 V/ u% j, @
6 c5 [. N9 Z7 e4 [# a' O
FDCAN1_RXFilter.IdType=FDCAN_STANDARD_ID; //标准ID6 Q! E6 n! _% s, j2 h6 X- W
FDCAN1_RXFilter.FilterIndex=1; //滤波器索引 3 @ `) Y+ i. t8 x0 t
FDCAN1_RXFilter.FilterType=FDCAN_FILTER_MASK; //滤波器类型+ @ x" Q# H1 W2 j4 e. v
FDCAN1_RXFilter.FilterConfig=FDCAN_FILTER_TO_RXFIFO0; //过滤器0关联到FIFO0
6 B+ \, }) Q& R* z" S
FDCAN1_RXFilter.FilterID1=0x113; //11位ID
! ]. j* v& U1 {
FDCAN1_RXFilter.FilterID2=0x7FF; //11位掩码* W4 ~# z @) ^2 P
if(HAL_FDCAN_ConfigFilter(&FDCAN1_Handler,&FDCAN1_RXFilter)!=HAL_OK) return 2;//滤波器初始化
6 b" m& e% k1 }/ o" ~! ]
5 p# z$ O, t$ q0 i; @8 a
FDCAN1_RXFilter.IdType=FDCAN_STANDARD_ID; //标准ID k/ h' S5 B' u! l3 J8 j' P9 A
FDCAN1_RXFilter.FilterIndex=2; //滤波器索引
2 L* M" C1 ?# `/ l! W" G
FDCAN1_RXFilter.FilterType=FDCAN_FILTER_MASK; //滤波器类型0 l n6 B9 \ J
FDCAN1_RXFilter.FilterConfig=FDCAN_FILTER_TO_RXFIFO0; //过滤器0关联到FIFO0
3 u6 q5 I5 _) b/ L: l' K3 {5 d* b8 E
FDCAN1_RXFilter.FilterID1=0x114; //11位ID0 I$ K* K$ ~. v4 w2 A- o1 V, d4 G
FDCAN1_RXFilter.FilterID2=0x7FF; //11位掩码
, V$ ]" u! c3 ]% M, `, y3 G. d
if(HAL_FDCAN_ConfigFilter(&FDCAN1_Handler,&FDCAN1_RXFilter)!=HAL_OK) return 2;//滤波器初始化9 _4 q* \+ X: i: A
7 s9 W. [# B# I* x# O! R2 C
//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
8 o/ E2 o$ k$ @$ g' K+ ^$ d, `9 l
FDCAN1_RXFilter.IdType=FDCAN_EXTENDED_ID; //扩展ID
G$ a2 d" @) L ~$ n+ ]
FDCAN1_RXFilter.FilterIndex=0; //滤波器索引
* P; Z' F! w0 i: D2 V# a
FDCAN1_RXFilter.FilterType=FDCAN_FILTER_MASK; //滤波器类型
7 I- |$ V4 r- @ h. P
FDCAN1_RXFilter.FilterConfig=FDCAN_FILTER_TO_RXFIFO0; //过滤器0关联到FIFO0
7 ?( i/ E5 e+ l9 a; R% _
FDCAN1_RXFilter.FilterID1=(1 << 20)|(2 << 12); //32位ID
5 O0 ]/ @4 S$ n6 D5 ]) G% H+ y, v
FDCAN1_RXFilter.FilterID2=0x1FFFF000; //32位掩码3 m4 O0 T2 @6 X. n( j& k( x0 ^2 r
if(HAL_FDCAN_ConfigFilter(&FDCAN1_Handler,&FDCAN1_RXFilter)!=HAL_OK) return 2;//滤波器初始化# @. c' k ^8 U: O' h; H5 \
' u* d+ U' E3 ]- A6 n3 |' u
FDCAN1_RXFilter.IdType=FDCAN_EXTENDED_ID; //扩展ID
" ^& @) Y q* [! o7 R
FDCAN1_RXFilter.FilterIndex=1; //滤波器索引
. i# G% L( H: z' v
FDCAN1_RXFilter.FilterType=FDCAN_FILTER_MASK; //滤波器类型: S0 w" f% L2 B5 U- v4 X
FDCAN1_RXFilter.FilterConfig=FDCAN_FILTER_TO_RXFIFO0; //过滤器0关联到FIFO0
) @4 \; Z: E2 ^4 z
FDCAN1_RXFilter.FilterID1=(1 << 20)|(3 << 12); //32位ID2 W% o6 G3 Y: u
FDCAN1_RXFilter.FilterID2=0x1FFFF000; //32位掩码1 a. p- P& A% e* E: N: I; x/ C1 H( h
if(HAL_FDCAN_ConfigFilter(&FDCAN1_Handler,&FDCAN1_RXFilter)!=HAL_OK) return 2; //滤波器初始化$ Y* D9 U; `; F# E B
4 p' T: g$ z4 j2 f' G
//滤除的消息直接丢弃1 b& Q, C3 R" g
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
! R" H6 N: h! J
4 Y/ S1 S* b0 ^: K$ a% k6 G
HAL_FDCAN_ActivateNotification(&FDCAN1_Handler,FDCAN_IT_RX_FIFO0_NEW_MESSAGE,0); //使能新消息接收中断
1 k& n( `& e* A( j* F( r n
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
7 w, Y* d& e8 Y3 ?" u& a
% }6 }# ` R+ B/ x t; m O
HAL_FDCAN_Start(&FDCAN1_Handler); //开启FDCAN
/ o, [1 Y) @0 u- K
return 0;
- H0 W, m8 n& U8 Q8 g! \' `" l
}

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)
7 g* u2 i0 \4 G$ l3 n& S8 x) G
//len:数据长度(最大为8),可设置为FDCAN_DLC_BYTES_2~FDCAN_DLC_BYTES_8 9 y; R1 I2 P& A- M& ~4 B
//msg:数据指针,最大为8个字节.
& k7 D6 W% v; V$ X7 S
//返回值:0,成功;* `2 ~6 U2 \! a/ j7 i
// 其他,失败;
/ d2 ]! b8 |% r: [4 Q( z
u8 FDCAN1_Send_Msg(u8* msg,u32 len) V8 q% c" ^) c" z7 t0 t
{
3 H1 Z. o$ j; c% a6 U6 I
FDCAN1_TxHeader.Identifier=0x12; //32位ID
, X2 P) t( C- U( f6 x+ q
FDCAN1_TxHeader.IdType=FDCAN_STANDARD_ID; //标准ID
% c; h/ o/ E/ L7 c% \) H( Y
FDCAN1_TxHeader.TxFrameType=FDCAN_DATA_FRAME; //数据帧7 D; I) U# X9 _( D, S9 B8 L. l
FDCAN1_TxHeader.DataLength=len; //数据长度
. ~+ v. P5 i' `2 n0 \
FDCAN1_TxHeader.ErrorStateIndicator=FDCAN_ESI_ACTIVE;
5 Y( C8 F/ S! u" ]
FDCAN1_TxHeader.BitRateSwitch=FDCAN_BRS_OFF; //关闭速率切换
* a+ o; |& [# {7 w$ Q$ O) p
FDCAN1_TxHeader.FDFormat=FDCAN_CLASSIC_CAN; //传统的CAN模式, H0 e' `+ }4 a5 J: A
FDCAN1_TxHeader.TxEventFifoControl=FDCAN_NO_TX_EVENTS; //无发送事件
3 t# P% G$ S. s" _
FDCAN1_TxHeader.MessageMarker=0; 3 u) }! z. [8 [1 w- w+ W6 j) }3 y
+ P& s2 t% ^! C9 g4 a! I
if(HAL_FDCAN_AddMessageToTxFifoQ(&FDCAN1_Handler,&FDCAN1_TxHeader,msg)!=HAL_OK) return 1;//发送
x0 u: @$ K3 q1 S
return 0;
$ R8 |# N1 o: ]; l! J! K
}

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
4 c5 o% N6 [( J! B( o1 G i
//buf:数据缓存区; 1 ]6 I: P/ @8 h
//返回值:0,无数据被收到;2 W* Q8 r |$ Z* D3 y6 _
// 其他,接收的数据长度;
$ F% y, K; C, l3 {0 J" V' `
u8 FDCAN1_Receive_Msg(u8 *buf)( s6 O5 n* I# R1 Z, s
{ 3 @- M ]0 v1 L9 {4 r
if(HAL_FDCAN_GetRxMessage(&FDCAN1_Handler,FDCAN_RX_FIFO0,&FDCAN1_RxHeader,buf)!=HAL_OK)return 0;//接收数据
) E0 _ b) `0 D8 L& ~# v1 P
return FDCAN1_RxHeader.DataLength>>16; 6 I7 E, b! @/ O' @- ^1 n7 G
}