最近在搞stm32实验板的can现场总线实验，之前只是搞过STC51的串口通信，相比之下，发觉can总线都挺复杂的。开始时，知道自己是新手，只知道can总线跟串行通信，485通信，I2C通信一样都是用来传输数据通信的，对其工作原理一窍不通，还是从基础开始看书看资料，先了解它的基本原理吧。

0 [1 }6 x+ `* d# p' N

原来can总线有以下特点：

主要特点

支持CAN协议2.0A和2.0B主动模式

波特率最高可达1兆位/秒

支持时间触发通信功能

发送

3个发送邮箱

发送报文的优先级特性可软件配置

记录发送SOF时刻的时间戳

接收

3级深度的2个接收FIFO

14个位宽可变的过滤器组－由整个CAN共享

标识符列表

FIFO溢出处理方式可配置

记录接收SOF时刻的时间戳

可支持时间触发通信模式

禁止自动重传模式

16位自由运行定时器

定时器分辨率可配置

可在最后2个数据字节发送时间戳

管理

中断可屏蔽

邮箱占用单独1块地址空间，便于提高软件效率

3 x: V( z8 n5 p6 B+ E

看完这些特点后，疑问一个一个地出现，

1. 什么是时间触发功能？

2. 发送邮箱是什么来的？

3. 报文是什么来的？

4. 什么叫时间戳？

5. 什么叫接收FIFO？

6. 什么叫过滤器？

好了，带着疑问往下看，看完一遍后，

报文:

报文包含了将要发送的完整的数据信息

发送邮箱:

共有3个发送邮箱供软件来发送报文。发送调度器根据优先级决定哪个邮箱的报文先被发送。

接收过滤器:

共有14个位宽可变/可配置的标识符过滤器组，软件通过对它们编程，从而在引脚收到的报文中选择它需要的报文，而把其它报文丢弃掉。

接收FIFO

共有2个接收FIFO，每个FIFO都可以存放3个完整的报文。它们完全由硬件来管理

5 v; }+ z5 G& @" L

工作模式

bxCAN有3个主要的工作模式：初始化、正常和睡眠模式。

8 J* T) _6 |7 p* D

初始化模式

*软件通过对CAN_MCR寄存器的INRQ位置1，来请求bxCAN进入初始化模式，然后等待硬件对CAN_MSR寄存器的INAK位置1来进行确认

*软件通过对CAN_MCR寄存器的INRQ位清0，来请求bxCAN退出初始化模式，当硬件对

CAN_MSR寄存器的INAK位清0就确认了初始化模式的退出。

*当bxCAN处于初始化模式时，报文的接收和发送都被禁止，并且CANTX引脚输出隐性位（高电平）

正常模式

在初始化完成后，软件应该让硬件进入正常模式，以便正常接收和发送报文。软件可以通过

对CAN_MCR寄存器的INRQ位清0，来请求从初始化模式进入正常模式，然后要等待硬件对

CAN_MSR寄存器的INAK位置1的确认。在跟CAN总线取得同步，即在CANRX引脚上监测到11个连续的隐性位（等效于总线空闲）后，bxCAN才能正常接收和发送报文。

过滤器初值的设置不需要在初始化模式下进行，但必须在它处在非激活状态下完成（相应的FACT位为0）。而过滤器的位宽和模式的设置，则必须在初始化模式下，进入正常模式前完成。

睡眠模式（低功耗）

*软件通过对CAN_MCR寄存器的SLEEP位置1，来请求进入这一模式。在该模式下，bxCAN的时钟停止了，但软件仍然可以访问邮箱寄存器。

*当bxCAN处于睡眠模式，软件想通过对CAN_MCR寄存器的INRQ位置1，来进入初始化式，

那么软件必须同时对SLEEP位清0才行

*有2种方式可以唤醒（退出睡眠模式）bxCAN：通过软件对SLEEP位清0，或硬件检测CAN

总线的活动。

工作流程

那么究竟can是怎样发送报文的呢？

发送报文的流程为：

应用程序选择1个空发送邮箱；设置标识符，数据长度和待发送数据；

然后对CAN_TIxR寄存器的TXRQ位置1，来请求发送。TXRQ位置1后，邮箱就不再是空邮箱；而一旦邮箱不再为空，软件对邮箱寄存器就不再有写的权限。TXRQ位置1后，邮箱马上进入挂号状态，并等待成为最高优先级的邮箱，参见发送优先级。一旦邮箱成为最高优先级的邮箱，其状态就变为预定发送状态。一旦CAN总线进入空闲状态，预定发送邮箱中的报文就马上被发送（进入发送状态）。一旦邮箱中的报文被成功发送后，它马上变为空邮箱；硬件相应地对CAN_TSR寄存器的RQCP和TXOK位置1，来表明一次成功发送。

1 t( \, T. E+ o3 n

如果发送失败，由于仲裁引起的就对CAN_TSR寄存器的ALST位置1，由于发送错误引起的

就对TERR位置1。

$ S& Z( F$ ^% v& c4 F1 `

原来发送的优先级可以由标识符和发送请求次序决定：

由标识符决定

当有超过1个发送邮箱在挂号时，发送顺序由邮箱中报文的标识符决定。根据CAN协议，标

识符数值最低的报文具有最高的优先级。如果标识符的值相等，那么邮箱号小的报文先被发

送。

由发送请求次序决定

通过对CAN_MCR寄存器的TXFP位置1，可以把发送邮箱配置为发送FIFO。在该模式下，发送的优先级由发送请求次序决定。

该模式对分段发送很有用。

时间触发通信模式

在该模式下，CAN硬件的内部定时器被激活，并且被用于产生时间戳，分别存储在

CAN_RDTxR/CAN_TDTxR寄存器中。内部定时器在接收和发送的帧起始位的采样点位置被采样，并生成时间戳（标有时间的数据）。

8 c/ w* P7 G# }, q5 R

接着又是怎样接收报文的呢?

接收管理

接收到的报文，被存储在3级邮箱深度的FIFO中。FIFO完全由硬件来管理，从而节省了CPU

的处理负荷，简化了软件并保证了数据的一致性。应用程序只能通过读取FIFO输出邮箱，来读取FIFO中最先收到的报文。

有效报文

根据CAN协议，当报文被正确接收（直到EOF域的最后1位都没有错误），且通过了标识符

过滤，那么该报文被认为是有效报文。

' H  g4 W" Q, k

接收相关的中断条件

* 一旦往FIFO存入1个报文，硬件就会更新FMP[1:0]位，并且如果CAN_IER寄存器的FMPIE位为1，那么就会产生一个中断请求。

* 当FIFO变满时（即第3个报文被存入），CAN_RFxR寄存器的FULL位就被置1，并且如果CAN_IER寄存器的FFIE位为1，那么就会产生一个满中断请求。

* 在溢出的情况下，FOVR位被置1，并且如果CAN_IER寄存器的FOVIE位为1，那么就会产生一个溢出中断请求

* ~: P% \& {* B. N0 k
- V7 T* W, r$ l9 m& ?

标识符过滤

在CAN协议里，报文的标识符不代表节点的地址，而是跟报文的内容相关的。因此，发送者以广播的形式把报文发送给所有的接收者。（注：不是一对一通信，而是多机通信）节点在接收报文时－根据标识符的值－决定软件是否需要该报文；如果需要，就拷贝到SRAM里；如果不需要，报文就被丢弃且无需软件的干预。

为满足这一需求，bxCAN为应用程序提供了14个位宽可变的、可配置的过滤器组（13~0），

以便只接收那些软件需要的报文。硬件过滤的做法节省了CPU开销，否则就必须由软件过滤从而占用一定的CPU开销。每个过滤器组x由2个32位寄存器，CAN_FxR0和CAN_FxR1组成。

2 }0 S! H! C- ^6 \: J' E

过滤器的模式的设置

通过设置CAN_FM0R的FBMx位，可以配置过滤器组为标识符列表模式或屏蔽位模式。

为了过滤出一组标识符，应该设置过滤器组工作在屏蔽位模式。

为了过滤出一个标识符，应该设置过滤器组工作在标识符列表模式。

应用程序不用的过滤器组，应该保持在禁用状态。

0 ]! }1 a1 p0 q; @

过滤器优先级规则

位宽为32位的过滤器，优先级高于位宽为16位的过滤器

对于位宽相同的过滤器，标识符列表模式的优先级高于屏蔽位模式

位宽和模式都相同的过滤器，优先级由过滤器号决定，过滤器号小的优先级高

( m7 U) l/ ~& q+ E
- K. T" G, I/ D2 u& I( u

上面的例子说明了bxCAN的过滤器规则：在接收一个报文时，其标识符首先与配置在标识符

列表模式下的过滤器相比较；如果匹配上，报文就被存放到相关联的FIFO中，并且所匹配的

过滤器的序号被存入过滤器匹配序号中。如同例子中所显示，报文标识符跟#4标识符匹配，

因此报文内容和FMI4被存入FIFO。

如果没有匹配，报文标识符接着与配置在屏蔽位模式下的过滤器进行比较。

如果报文标识符没有跟过滤器中的任何标识符相匹配，那么硬件就丢弃该报文，且不会对软

件有任何打扰。

接收邮箱（FIFO）

在接收到一个报文后，软件就可以访问接收FIFO的输出邮箱来读取它。一旦软件处理了报文（如把它读出来），软件就应该对CAN_RFxR寄存器的RFOM位进行置1，来释放该报文，

以便为后面收到的报文留出存储空间。

0 k# v0 S0 m8 a( S
* r, X* Z, a" @# P6 ?: J

中断

bxCAN占用4个专用的中断向量。通过设置CAN中断允许寄存器(CAN_IER)，每个中断源都

可以单独允许和禁用。

( K7 P" P4 S4 ^" j

发送中断可由下列事件产生：

─ 发送邮箱0变为空，CAN_TSR寄存器的RQCP0位被置1。

─ 发送邮箱1变为空，CAN_TSR寄存器的RQCP1位被置1。

─ 发送邮箱2变为空，CAN_TSR寄存器的RQCP2位被置1。

FIFO0中断可由下列事件产生：

─ FIFO0接收到一个新报文，CAN_RF0R寄存器的FMP0位不再是‘00’。

─ FIFO0变为满的情况，CAN_RF0R寄存器的FULL0位被置1。

─ FIFO0发生溢出的情况，CAN_RF0R寄存器的FOVR0位被置1。

FIFO1中断可由下列事件产生：

─ FIFO1接收到一个新报文，CAN_RF1R寄存器的FMP1位不再是‘00’。

─ FIFO1变为满的情况，CAN_RF1R寄存器的FULL1位被置1。

─ FIFO1发生溢出的情况，CAN_RF1R寄存器的FOVR1位被置1。

��� 错误和状态变化中断可由下列事件产生：

─ 出错情况，关于出错情况的详细信息请参考CAN错误状态寄存器(CAN_ESR)。

─ 唤醒情况，在CAN接收引脚上监视到帧起始位(SOF)。

─ CAN进入睡眠模式。

! G$ M8 D2 I, `" p: Y! P2 z7 e

工作流程大概就是这个样子，接着就是一大堆烦人的can寄存器，看了一遍总算有了大概的了解，况且这么多的寄存器要一下子把他们都记住是不可能的。根据以往的经验，只要用多几次，对寄存器的功能就能记住。

/ Z: I! o6 P4 \1 ]

好了，到读具体实验程序的时候了，这时候就要打开“STM32库函数”的资料

因为它里面有STM32打包好的库函数的解释，对读程序很有帮助。

下面是主程序：

1. int main(void)
   
2. {
   ( t( D' T0 \. p, w5 Y3 |3 K
3. //  int press_count = 0;
   
4. char data = '0';
   6 y# a/ `2 X5 }. @7 \
5. int sent = FALSE;
   
6. 
   
7. #ifdef DEBUG
   
8.   debug();
   
9. #endif
   
10. 
    
11.   /* System Clocks Configuration */
    
12.   RCC_Configuration();
    + c! q5 R" k3 i; v2 F' @
13. 
    5 K4 y* P7 C1 _) N* {
14.   /* NVIC Configuration */
    - @, b. [- t. W$ F. J& _  G
15.   NVIC_Configuration();
    
16. 
      ?+ f, |+ z5 _. m- Q4 i
17.   /* GPIO ports pins Configuration */
    
18.   GPIO_Configuration();
    2 X7 u- H* }3 l7 r  `
19. 
    
20.   USART_Configuration();
    
21. 
    
22.   CAN_Configuration();
    
23. 
    4 P; l3 l! l; Q& b" |) O% Q% e# c
24.   Serial_PutString("\r\n伟研科技 http://www.gzweiyan.com\r\n");
    ; w& R/ _0 G* \2 ]
25.   Serial_PutString("CAN test\r\n");
    
26. 
    7 ~& n# N1 y* j# p
27.   while(1){
    0 t& e7 O% X, G3 }" r2 |
28.     if(GPIO_Keypress(GPIO_KEY, BUT_RIGHT)){
    
29.       GPIO_SetBits(GPIO_LED, GPIO_LD1);//检测到按键按下
    
30. 
    $ K/ J' _, ~- s" H# w/ f
31.       if(sent == TRUE)
    
32.         continue;
    
33.       sent = TRUE;
    . Q) g1 H- B# E7 m3 R
34.       data++;
    
35.       if(data > 'z')
    
36.         data = '0';
    
37.       CAN_TxData(data);
    
38.     }
    5 Y0 D& V, m' h  F  \
39.     else{//按键放开
    
40.       GPIO_ResetBits(GPIO_LED, GPIO_LD1);  
    
41.       sent = FALSE;
    
42.     }
    
43.   }
    
44. }

复制代码

* K1 s* Z- _4 h. m

前面的RCC、NVIC、GPIO、USART配置和之前的实验大同小异，关键是分析CAN

_Configuration()

函数如下：

1. void CAN_Configuration(void)//CAN配置函数
   " i) \0 Z8 D; ]4 P
2. {
   
3.   CAN_InitTypeDef        CAN_InitStructure;
     [7 k9 O' k  V% J
4.   CAN_FilterInitTypeDef  CAN_FilterInitStructure;
   
5. 
   ( N. [: r" o' ^
6.   /* CAN register init */
   - ]% s& ~$ Z4 {  p, W( s- E' c
7.   CAN_DeInit();
   
8. //  CAN_StructInit(&CAN_InitStructure);
   , A* U; X6 E& C8 T
9. 
   2 |4 V2 b; g2 m* c7 @
10.   /* CAN cell init */
      z3 H5 N/ k6 ~) w$ K+ ?
11.   CAN_InitStructure.CAN_TTCM=DISABLE;//禁止时间触发通信模式
    
12.   CAN_InitStructure.CAN_ABOM=DISABLE;//，软件对CAN_MCR寄存器的INRQ位进行置1随后清0后，一旦硬件检测
    
13.                                      //到128次11位连续的隐性位，就退出离线状态。
    
14. 
    
15.   CAN_InitStructure.CAN_AWUM=DISABLE;//睡眠模式通过清除CAN_MCR寄存器的SLEEP位，由软件唤醒
    % x" {* Z6 h, K( e6 n
16. 
    1 U: T& Q7 w, p5 G4 D+ o3 g; a
17.   CAN_InitStructure.CAN_NART=ENABLE;//DISABLE;CAN报文只被发送1次，不管发送的结果如何（成功、出错或仲裁丢失）
    
18. 
    
19.   CAN_InitStructure.CAN_RFLM=DISABLE;//在接收溢出时FIFO未被锁定，当接收FIFO的报文未被读出，下一个收到的报文会覆盖原有
    
20.                                                             //的报文
    " f1 m2 _: }; }  c$ e6 w  I
21. 
    
22.   CAN_InitStructure.CAN_TXFP=DISABLE;//发送FIFO优先级由报文的标识符来决定
    
23. //  CAN_InitStructure.CAN_Mode=CAN_Mode_LoopBack;
    3 W' t9 L2 P+ ?( I* ^
24.   CAN_InitStructure.CAN_Mode=CAN_Mode_Normal; //CAN硬件工作在正常模式
    
25.   CAN_InitStructure.CAN_SJW=CAN_SJW_1tq;//重新同步跳跃宽度1个时间单位
    . A. `9 y7 V9 F2 d7 S. @6 @; g5 k9 q
26.   CAN_InitStructure.CAN_BS1=CAN_BS1_8tq;//时间段1为8个时间单位
    
27.   CAN_InitStructure.CAN_BS2=CAN_BS2_7tq;//时间段2为7个时间单位
    - P) C# P) ]9 v/ B8 X. l
28.   CAN_InitStructure.CAN_Prescaler = 9; //(pclk1/((1+8+7)*9)) = 36Mhz/16/9 = 250Kbits设定了一个时间单位的长度9
      e) T  q) A& m- Q! s
29.   CAN_Init(&CAN_InitStructure);
    
30. 
    : |+ ~6 F6 B7 D8 s8 ^8 D4 K0 E, B  Y
31.   /* CAN filter init 过滤器初始化*/
    ) A& m' z) r+ i& _; a9 t
32.   CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterNumber=0;//指定了待初始化的过滤器0
    4 }& u: }. K8 B& A5 p
33.   CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMode=CAN_FilterMode_IdMask;//指定了过滤器将被初始化到的模式为标识符屏蔽位模式
    1 a) j: [7 B2 v5 p
34.   CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterScale=CAN_FilterScale_32bit;//给出了过滤器位宽1个32位过滤器
    
35. 
    " i- ^9 r# P: j7 f
36.   CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdHigh=0x0000;//用来设定过滤器标识符（32位位宽时为其高段位，16位位宽时为第一个）
    
37. 
    
38.   CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdLow=0x0000;//用来设定过滤器标识符（32位位宽时为其低段位，16位位宽时为第二个
    
39. 
    0 L$ V2 Q) A2 v3 P
40.   CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdHigh=0x0000;//用来设定过滤器屏蔽标识符或者过滤器标识符（32位位宽时为其高段位，16位位宽时为第一个
    1 i% K) Z" @" R- y
41. 
    & C' ]$ C. s% r
42.   CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdLow=0x0000;//用来设定过滤器屏蔽标识符或者过滤器标识符（32位位宽时为其低段位，16位位宽时为第二个
    
43. 
    " i6 {# v1 ?# F
44.   CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterFIFOAssignment=CAN_FIFO0;//设定了指向过滤器的FIFO0
    0 O0 Q0 k3 z! ^0 o
45. 
    3 R2 v. B; ?/ H5 d5 G
46.   CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterActivation=ENABLE;//使能过滤器
    $ S# J/ {3 D: \0 q
47.   CAN_FilterInit(&CAN_FilterInitStructure);
    9 u( u  n6 N2 w& Z: o
48. 
    
49.   /* CAN FIFO0 message pending interrupt enable */
    8 I2 X! z- K& p8 o/ D' r( d; j
50.   CAN_ITConfig(CAN_IT_FMP0, ENABLE);//使能指定的CAN中断
    & W! v6 `& T1 B+ j6 v
51. }
    & N3 ?( ?7 w$ G# R& x1 [
52. 
    ! }5 S% o. D; y# z: _. c) A  `8 }

复制代码

再看看发送程序：

1. TestStatus CAN_TxData(char data)
   ; f+ v; S, H3 M6 |
2. {
   / ?$ [5 P& z$ T, n
3.   CanTxMsg TxMessage;
   
4. 
   
5.   u32 i = 0;
   
6.   u8 TransmitMailbox = 0;
   
7. /*
   4 r/ G  q" i7 M
8.   u32 dataLen;
   
9.   dataLen = strlen(data);
   
10.   if(dataLen > 8)
    1 F$ b1 C8 o' ^) U
11.   dataLen = 8;
    7 U4 |  J4 N" P/ e
12.   */
    ' E3 ~4 B1 I# K+ r6 ^; a; O
13.   /* transmit 1 message生成一个信息 */
    % J+ U* H, A: h/ I4 @$ {
14.   TxMessage.StdId=0x00;// 设定标准标识符
    
15.   TxMessage.ExtId=0x1234;// 设定扩展标识符
    , E8 G) P2 b8 \& w
16.   TxMessage.IDE=CAN_ID_EXT;// 设定消息标识符的类型
    , x! m0 K$ L1 R) g" F; _# ^/ ?7 u
17.   TxMessage.RTR=CAN_RTR_DATA;// 设定待传输消息的帧类型
    
18. /*  TxMessage.DLC= dataLen;
    ' S- Q# t, R& g# E2 v9 Q% U& q
19. for(i=0;i<dataLen;i++)
    ( M) `* O1 j* _& t9 {, ]
20. TxMessage.Data = data;
    
21. */
    ( |7 U8 q5 d0 s% T  L7 \! n! u
22.   TxMessage.DLC= 1; //设定待传输消息的帧长度
    
23.   TxMessage.Data[0] = data;// 包含了待传输数据
    : V3 I3 j7 t1 {" `9 V. t; I2 @
24. 
    
25. 
    
26.   TransmitMailbox = CAN_Transmit(&TxMessage);//开始一个消息的传输
    
27. 
    
28.   i = 0;
    $ m! j' V! T1 L- W2 C7 p+ F
29.   while((CAN_TransmitStatus(TransmitMailbox) != CANTXOK) && (i != 0xFF))//通过检查CANTXOK位来确认发送是否成功
    
30.   {
    ' a% _; q$ ?7 D! [* c
31.     i++;
    
32.   }
    + l: c) s5 E4 f$ ]* L$ m
33. 
    1 k- L& {/ ~) \! d8 z6 n# T+ H
34. 
    ) S% X" c; Y+ ^; A* n
35. 
    
36.   return (TestStatus)ret;
    
37. }

复制代码

CAN_Transmit（）函数的操作包括：

1. [选择一个空的发送邮箱]

2. [设置Id]*

3. [设置DLC待传输消息的帧长度]

4. [请求发送]

请求发送语句：

CAN->sTxMailBox[TransmitMailbox].TIR |= TMIDxR_TXRQ;//对CAN_TIxR寄存器的TXRQ位置1，来请求发送

发送方面搞定了，但接收方面呢？好像在主程序里看不到有接收的语句。立刻向师兄求救。

原来是用来中断方式来接收数据，原来它和串口一样可以有两种方式接收数据，一种是中断方式一种是轮询方式，若采用轮询方式则要调用主函数的CAN_Polling(void)函数。

8 I9 p+ f( h2 g  J0 S* k. \& k# q. V

接着又遇到一个问题，为什么中断函数CAN_Interrupt(void)的最后要关中断呢？

因为一旦往FIFO存入1个报文，硬件就会更新FMP[1:0]位，并且如果CAN_IER寄存器的FMPIE位为1，那么就会产生一个中断请求。所以中断函数执行完后就要清除FMPIE标志位。这时我才回想起来，原来我对CAN的理解还不够，对程序设计的初衷不够明确，于是我重新看了一遍CAN的工作原理，这时后我发现比以前容易理解了，可能是因为看了程序以后知道了大概的流程，然后看资料就有了针对性。

发送者以广播的形式把报文发送给所有的接收者（注：不是一对一通信，而是多机通信）节点在接收报文时－根据标识符的值－决定软件是否需要该报文；如果需要，就拷贝到SRAM里；如果不需要，报文就被丢弃且无需软件的干预。一旦往FIFO存入1个报文，硬件就会更新FMP[1:0]位，并且如果CAN_IER寄存器的FMPIE位为1，那么就会产生一个中断请求。所以中断函数执行完后就要清除FMPIE标志位。

" r; \* j9 J( x+ ]/ H5 g& t