【STM32H7体验】+CAN基础及CAN接收电路设计

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305765986@qq.co 发布时间：2022-5-28 08:37

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文章简介:	本篇文章主要介绍两个部分的内容，CAN总线的基本知识、CAN接收器电路设计。

----------------------CAN总线的基本知识----------------------

1986年德国电气商博世公司开发出面向汽车的CAN通信协议。此后，CAN通过ISO11898及ISO11519进行了标准化，现在已经是汽车网络的标准协议。

CAN是串行异步通讯，只有CAN_HIGH和CAN_LOW两条差分信号线，数据通过差分信号的方式进行通讯，其优点就是可以增加信号的抗干扰能力，抑制共模信号的干扰；信号在变成一个个字节的数字信号之前，就是按照这种差分形式的模拟信号来传输的。CAN控制器根据两根线上的电位差来判断总线电平，当CAN_HIGH减去CAN_LOW大于某个阈值的时候，可以把它当做逻辑高，反之，当小于某一个阈值时，就变成逻辑低。总线电平分为显性电平和隐形电平，二者必居其一。发送方通过使总线电平变化，将消息发送给传送方。

CAN协议中关于ISO/OSI基本参照模型中的传输层、数据链路层及物理层，具体定义如下图所示。

数据链路层分为MAC子层和LLC子层，MAC子层是CAN协议的核心部分。数据链路层的功能是将物理层收到的信号组织成有意义的消息，并提供传送错误控制等传输控制的流程。具体地说，就是消息地帧化、仲裁、应答、错误的检测或报告。数据链路层的功能通常在CAN控制器的硬件中执行。

下面介绍CAN通信的基本流程，CAN节点通常分为三个部分:

MCU/CPU；

CAN控制器，

CAN收发器；

通常一些单片机内部就集成了相应的CAN控制器外设，比如我们比较常用的单片机—STM32，所以我们常见的结构一般是这样子的。

所以整体通信的流程是这样的，如下：

CAN总线上通过差分信号进行数据传输；

CAN收发器将差分信号转换为TTL电平信号，或者将TTL电平信号转换为差分信号；

CAN控制器将TTL电平信号接收，并传输给MCU；

那么，对于单片机开发者而言，需要关注的就是最终CAN控制器传输给MCU的数据，如何去配置CAN控制器，以及使用CAN控制器进行数据的读取和发送。

那么大家可能会有疑问，节点是否需要设置地址，如果不需要设置地址，又是怎么实现数据传输的呢？CAN总线上的每个节点不需要设置节点的地址，而是通过消息的标识符（Identifier）来区别信息。因为CAN总线的消息是广播的（就是大家都可以收到消息），比如总线上有节点A，节点B，节点C，那么节点A发消息，节点B和节点C都会收到消息;节点B 和节点C 会根据消息中的标识符，以及B和C中的消息过滤规则进行比较，如果不满足规则，就不接受这条信息。

这里需要注意的是：

发送消息的时候，总线必须处于空闲状态；

标识符越小，则消息获取总线的优先级越高；

在这里我们已经了解如何寻址，下面就看一下消息帧了。

CAN控制器进行数据的读取和发送是通过以下5中类型的消息帧进行的，分别是数据帧、遥控帧、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位的标识符（Identifier:以下称ID），扩展格式有29个位的ID。各种帧的用途如下表所示。