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【经验分享】STM32实例-CAN通信③-CAN 配置步骤

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STMCU小助手 发布时间:2022-6-26 17:23
    前面我们用了很大篇幅介绍 CAN 总线和 STM32F1 的 CAN 控制器, 其实还是比较复杂的, 如果不明白没有关系, 我们可以先从软件层面上来学习怎么使用CAN,然后再回过头看这些理论知识,这样学习 CAN 应该会比较轻松。接下来我们就介绍下如何使用库函数对 CAN进行配置。这个也是在编写程序中必须要了解的。具体步骤如下:(CAN 相关库函数在 stm32f10x_can.c 和 stm32f10x_can.h文件中)
(1)使能 CAN 时钟,将对应引脚复用映射为 CAN 功能
    要使用 CAN,首先就是使能它的时钟,我们知道 CAN1 和 CAN2 是挂接在APB1总线上的,其发送和接收引脚对应不同的 STM32F1 IO(具体 IO 可以通过数据手册查找,也可以在我们原理图上查找),因此使能 CAN 时钟后,还需要使能对应端口的时钟,并且将其引脚配置为复用功能。因为我们使用的 STM32F103ZET6芯片只有一个 CAN, 即 CAN1, 其对应的 IO 是 PA11 (CAN1_RX) 和 PA12 (CAN1_TX) 。
    所以配置代码如下:
  1. //使能相关时钟
    8 f  [! F, J% R; D
  2. RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);//使能 PORTA时钟
    4 p$ c: V  U: Y: V$ N% T$ T+ ~. X% i
  3. RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_CAN1, ENABLE);//使能 CAN1 时钟
    $ f/ G5 l# |4 u' T! e* u+ M( A* }3 S
  4. GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_11; //PA11: D7 M# _% `2 e( ~2 U/ p) Q
  5. GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; //上拉输入模式* E" W" }# [+ l8 X
  6. GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);8 x7 z' l5 I7 t1 L& K5 Q- b; o
  7. GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12; //PA12
    ; I0 ^$ K( u( a; S/ Q. U6 e6 ]
  8. GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //复用推挽输出0 A; _* E1 M% g, k9 y- l. ~5 ^) o& K% U
  9. GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //IO 口速度为 50MHz
    & R0 h. f' v- k8 T  _6 m
  10. GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
复制代码
" X$ z2 c/ _3 E0 p
(2)设置 CAN 工作模式、波特率等
    使能了 CAN 时钟后,接下来就可以通过 CAN_MCR 寄存器配置其工作模式、波特率大小等参数。库函数中提供了 CAN_Init()函数用来完成这一步骤,函数原型是:
  1. uint8_t CAN_Init(CAN_TypeDef* CANx, CAN_InitTypeDef*CAN_InitStruct);
复制代码
+ R. K- c. L, v
    函数中第一个参数是用来设置哪个 CAN,例如 CAN1;第二个参数是一个结构体指针变量,结构体类型是 CAN_InitTypeDef,其内包含了 CAN 工作模式及波特率初始化的成员变量。下面我们简单介绍下它的成员:
  1. typedef struct
    ' ^. K6 r+ Q( ^. f3 h+ S
  2. {
    ! D: E* j# E6 @9 ]9 g
  3. uint16_t CAN_Prescaler; //" b3 v+ W& v: D0 z
  4. uint8_t CAN_Mode; //5 K  f% g/ V' ]3 K4 Y- T' c
  5. uint8_t CAN_SJW; //
    ) H/ Z/ U  A* a, v) k
  6. uint8_t CAN_BS1; /// i9 Z1 |8 F' k4 R0 f7 ]
  7. uint8_t CAN_BS2; //; l" Y2 n4 J' v+ ?, o, K
  8. FunctionalState CAN_TTCM; //' W' M# J6 [& Q) I% e& |/ b& h
  9. FunctionalState CAN_ABOM; //
    / V+ P2 K2 }6 f# m: ?1 @; {
  10. FunctionalState CAN_AWUM; //
    ; N5 u  T% x2 S9 D
  11. FunctionalState CAN_NART; //7 M' T; Q3 X8 l5 R
  12. FunctionalState CAN_RFLM; //
    3 u3 ]8 m1 }4 J' M$ p/ M9 `3 g
  13. FunctionalState CAN_TXFP; //* z9 @8 F- L' z0 d$ N1 r
  14. } CAN_InitTypeDef;5 [  x7 s+ w$ [  _
复制代码
$ e) o1 n0 v$ ~& k" u2 H! e
    CAN_Prescaler:用于设置 CAN 外设的时钟分频,它可控制时间片 tq 的时间长度,这里设置的值最终会加 1 后再写入 BRP 寄存器位。
    CAN_Mode :用 于 设 置 CAN 的 工 作 模 式 , 可 设 置 为 正 常 模 式
(CAN_Mode_Normal) 、 回 环 模 式 (CAN_Mode_LoopBack) 、 静 默 模 式(CAN_Mode_Silent)以及回环静默模式(CAN_Mode_Silent_LoopBack)。   
    本实验使用到的只有正常模式和回环模式。
    CAN_SJW:用于置 SJW 的极限长度,即 CAN 重新同步时单次可增加或缩短的最大长度,它可以被配置为 1-4tq(CAN_SJW_1/2/3/4tq)。
    CAN_BS1:用于设置 CAN 位时序中的 BS1 段的长度,它可以被配置为 1-16个 tq 长度(CAN_BS1_1/2/3…16tq)。
    CAN_BS2:用于设置 CAN 位时序中的 BS2 段的长度,它可以被配置为 1-8个 tq 长度(CAN_BS2_1/2/3…8tq)。
    CAN_TTCM:用于设置是否使用时间触发功能,ENABLE 为使能,DISABLE为失能。时间触发功能在某些CAN 标准中会使用到。
    CAN_ABOM:用于设置是否使用自动离线管理(ENABLE/DISABLE),使用自动离线管理可以在节点出错离线后适时自动恢复,不需要软件干预。
    CAN_AWUM:用于设置是否使用自动唤醒功能(ENABLE/DISABLE),使能自动唤醒功能后它会在监测到总线活动后自动唤醒。
    CAN_NART:用于设置是否使用自动重传功能(ENABLE/DISABLE),使用自动重传功能时,会一直发送报文直到成功为止。
    CAN_RFLM:用于设置是否使用锁定接收 FIFO(ENABLE/DISABLE),锁定接收FIFO 后,若 FIFO 溢出时会丢弃新数据,否则在 FIFO 溢出时以新数据覆盖旧数据。
    CAN_TXFP:用于设置发送报文的优先级判定方法(ENABLE/DISABLE), 使能时,以报文存入发送邮箱的先后顺序来发送,否则按照报文 ID 的优先级来发送。
    了解结构体成员功能后,就可以进行配置,设置好 CAN_Prescaler、CAN_BS1和 CAN_BS2 的值,带入到CAN波特率计算公式:
    CAN 波特率=Fpclk1/((CAN_BS1+CAN_BS2+1)*CAN_Prescaler)就可以算出波特率。本章实验我们初始化配置 CAN 为正常工作模式,波特率为 500Kbps,配置代码如下:
  1. CAN_InitTypeDef CAN_InitStructure;  V, ?" P: [  X5 I* O; ?, H; p
  2. //CAN 单元设置, Z, H1 q* T, G3 h- o
  3. CAN_InitStructure.CAN_TTCM=DISABLE; //非时间触发通信模式* {# i: G; l9 `* B" B7 e( }
  4. CAN_InitStructure.CAN_ABOM=DISABLE; //软件自动离线管理  X: f2 w/ D7 E6 o
  5. CAN_InitStructure.CAN_AWUM=DISABLE;//睡眠模式通过软件唤醒(清除CAN->MCR 的 SLEEP 位). G1 J* a  Q$ E2 s# U- |( h' H
  6. CAN_InitStructure.CAN_NART=ENABLE; //使用报文自动传送
    7 R/ V/ E! z' o* q. R: A& p- s# w
  7. CAN_InitStructure.CAN_RFLM=DISABLE; //报文不锁定,新的覆盖旧的- J$ g4 k$ c" e" q2 g
  8. CAN_InitStructure.CAN_TXFP=DISABLE; //优先级由报文标识符决定
    , d: {) A; l8 F: h8 _
  9. CAN_InitStructure.CAN_Mode= CAN_Mode_Normal; //模式设置5 ?$ Y3 Q2 B/ z
  10. CAN_InitStructure.CAN_SJW=CAN_SJW_1tq; //重新同步跳跃宽度(Tsjw)为 tsjw+1 个时间单位 CAN_SJW_1tq~CAN_SJW_4tq
    / `5 f5 O  f- F2 g) B
  11. CAN_InitStructure.CAN_BS1=CAN_BS1_7tq; //Tbs1 范 围 CAN_BS1_1tq~CAN_BS1_16tq
    $ G/ l  T. B: l8 A6 y' J8 j* B
  12. CAN_InitStructure.CAN_BS2=CAN_BS2_6tq;//Tbs2 范 围 CAN_BS2_1tq ~CAN_BS2_8tq
    . D. m4 @% F( H
  13. CAN_InitStructure.CAN_Prescaler=6; //分频系数(Fdiv)为brp+1
      S5 Z3 a$ d& o  f. J6 ~5 L& N2 ^
  14. CAN_Init(CAN1, &CAN_InitStructure); // 初始化 CAN1
复制代码

- ~+ F- d0 |/ [+ k
(3)设置 CAN 筛选器. k3 g7 ^: Q: c2 s( v
    设置好 CAN 的工作模式及波特率后,我们还需要通过 CAN_FMR 寄存器设置CAN 筛选器,库函数中提供了 CAN_FilterInit()函数来完成这一步骤,函数原型是:
  1. void CAN_FilterInit(CAN_FilterInitTypeDef* CAN_FilterInitStruct);
复制代码

- Q* V$ b& l: g7 G+ \# {
    与前面一样采用结构体方式对 CAN 筛选器进行控制管理,结构体类型是; O1 s8 v; N9 K% v/ o% d: _
CAN_FilterInitTypeDef。下面我们简单介绍下它的成员:
  1. typedef struct7 q2 M+ `) M9 a3 ?( Z, F
  2. {3 I& h* M9 n6 a& K+ ?5 @* f
  3. uint16_t CAN_FilterIdHigh; //
      H7 e, E; P, i5 ~+ h( D$ o
  4. uint16_t CAN_FilterIdLow; //
    ' O9 Q" v5 N+ e) B; N1 @! O
  5. uint16_t CAN_FilterMaskIdHigh; //
    0 s& F9 {. Y( A! k
  6. uint16_t CAN_FilterMaskIdLow; //
    7 c9 I( `0 x9 l5 W' ~: `
  7. uint16_t CAN_FilterFIFOAssignment; //
    * m  E! b5 s( ]
  8. uint8_t CAN_FilterNumber; //1 m" g( m& M+ ?! j: O; a
  9. uint8_t CAN_FilterMode; //
    / e% n$ o! a+ \9 ~( W4 G1 N
  10. uint8_t CAN_FilterScale; //8 p7 b: C+ u1 h$ s
  11. FunctionalState CAN_FilterActivation; //- |6 O+ P' J) b8 n3 ^
  12. } CAN_FilterInitTypeDef;
复制代码

4 ^$ L* ]: I! g: I% i9 s& d9 l+ N" Z: o
    CAN_FilterIdHigh:用于存储要筛选的 ID,若筛选器工作在 32 位模式,* p5 P% y4 K* J# d* k
它存储的是所筛选 ID 的高 16 位;若筛选器工作在 16 位模式,它存储的就是一个完整的要筛选的 ID。
    CAN_FilterIdLow:同上一个成员一样,它也是用于存储要筛选的 ID,若筛选器工作在 32 位模式, 它存储的是所筛选 ID 的低 16 位;若筛选器工作在 16位模式,它存储的就是一个完整的要筛选的 ID。
    CAN_FilterMaskIdHigh :用 于 存 储 要 筛 选 的 ID 或 掩 码 。
CAN_FilterMaskIdHigh 存储的内容分两种情况,当筛选器工作在标识符列表模式时,它的功能与 CAN_FilterIdHigh 相同,都是存储要筛选的 ID;而当筛选器工作在掩码模式时,它存储的是 CAN_FilterIdHigh 成员对应的掩码,与CAN_FilterIdLow 组成一组筛选器。
    CAN_FilterMaskIdLow:同上一个成员一样,它也是用于存储要筛选的 ID
或掩码,只不过这里对应存储 CAN_FilterIdLow 的成员。
    CAN_FilterFIFOAssignment:用于设置当报文通过筛选器的匹配后,该报文会 被 存 储 到 哪 一 个 接 收 FIFO , 它 的 可 选 值 为 FIFO0 或
FIFO1(CAN_Filter_FIFO0/1)。
    CAN_FilterNumber:用于设置筛选器的编号, 即使用的是哪个筛选器。CAN 一共有 28 个筛选器,所以它的可输入参数范围为 0-27。
    CAN_FilterMode:用于设置筛选器的工作模式,可以设置为列表模式
(CAN_FilterMode_IdList)及掩码模式(CAN_FilterMode_IdMask)。
CAN_FilterScale:用于设置筛选器的位宽,可以设置为 32 位长
(CAN_FilterScale_32bit)及 16 位长(CAN_FilterScale_16bit)。
CAN_FilterActivation:用于设置是否激活这个筛选器(ENABLE/DISABLE)。
了解结构体成员功能后,就可以进行配置,本章实验使用滤波器组 0,并工
作在 32 位标识符屏蔽位模式,配置代码如下:
  1. CAN_FilterInitTypeDef CAN_FilterInitStructure;
      L4 t3 e& C/ @+ b* C( u- k5 G$ L0 u
  2. //配置过滤器
      q1 @# p- B1 a9 r4 Q
  3. CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterNumber=0; //过滤器0* r9 W5 }8 B& K, ~& c7 s6 D: g( _
  4. CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMode=CAN_FilterMode_IdMask;: E, s3 R' C3 Q* I/ z9 P
  5. CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterScale=CAN_FilterScale_32bit;
    / S! z# F+ `4 @+ |4 x
  6. //32位$ \, Y2 i& ]& f: V$ Y/ E
  7. CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdHigh=0x0000;////32 位ID
    7 X( F- D3 k# C  I7 V
  8. CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdLow=0x0000;
    # n; O# L* J' ^2 W! l* m
  9. CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdHigh=0x0000;//32 位MASK
    ; Y& a, E8 V; A* d( V1 B% U% b, V
  10. CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdLow=0x0000;
    - d, e5 u8 ?2 F' Y8 @( Z
  11. CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterFIFOAssignment=CAN_Filter_FIFO0;  W9 W: u/ g4 P8 c
  12. //过滤器 0 关联到 FIFO0+ R2 u, B! Y/ I; W& Y+ \3 e
  13. CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterActivation=ENABLE; //激活过滤器03 n+ m( k; F5 L8 Q3 q3 g
  14. CAN_FilterInit(&CAN_FilterInitStructure);//滤波器初始化
复制代码

9 E; h# s, w$ u
(4)选择 CAN 中断类型,开启中断
" C  H. e1 @' N( X& h
    配置好上述 3 个步骤后,CAN 就可以开始工作了,如果要开启 CAN 的接收中断, 我们还需要选择它的中断类型并使能。配置 CAN 中断类型及使能的库函数是:
  1. void CAN_ITConfig(CAN_TypeDef* CANx, uint32_t CAN_IT,FunctionalState NewState);
复制代码

8 Z$ z# F  m- Y" r
    第一个参数用来选择CAN,第二个参数用来选择 CAN 中断类型,最后一个参数用来使能或者失能 CAN中断。
    CAN 的中断类型很多,可以在 stm32f10x_can.h 文件查找,如下:
7 C; z0 _3 S) U" H/ c
微信图片_20220626172326.png

, x3 X4 W  t, S) \# Z. h
    比如我们使用 FIFO0 消息挂号允许中断,那么此参数可以设置为CAN_IT_FMP0。使能中断后还需要设置它的中断优先级,即初始化 NVIC。当产生中断后就会进去CAN接收中断内进行处理, 所以需要编写一个CAN接收中断函数,如 CAN1_RX0_IRQHandler。本实验默认不开启 CAN 的接收中断,所以此步骤可以不用配置。
(5)CAN 发送和接收消息
    初始化 CAN 相关参数以及筛选器之后,接下来就是发送和接收消息了。库
函数中提供了发送和接受消息的函数。
    发送消息的函数是:
  1. uint8_t CAN_Transmit(CAN_TypeDef* CANx, CanTxMsg* TxMessage);
复制代码
6 Y) ~1 N* l) h9 {
    这个函数非常好理解,第一个参数用来选择 CAN,比如 CAN1,第二个参数是一个结构体指针变量,结构体类型是 CanTxMsg,其内包含了往邮箱发送的报文信息。下面我们简单介绍下它的成员:
  1. typedef struct" h1 a$ c  A$ i$ d% a
  2. {+ D6 M* d- K/ ~
  3. uint32_t StdId;
    . I$ ^- U/ m& H) z3 V6 m9 J. ~3 [
  4. uint32_t ExtId;( q. P- `6 ~' _" l9 {  r& T
  5. uint8_t IDE;
    3 N+ Y3 F/ `. n& b- M
  6. uint8_t RTR;
    ( V  e& O# Q/ ^' n+ |6 k# O# I/ K
  7. uint8_t DLC;, x- D* w6 O' {. H
  8. uint8_t Data[8];3 H5 H* U2 y) L8 T+ ]
  9. } CanTxMsg;
复制代码
& [8 E  b$ H( Z+ Q. R$ I
    StdId:用于存储报文的 11 位标准标识符,范围是 0-0x7FF。- ^7 L& `$ Q& r/ H% w3 O) k5 m* z2 C
    ExtId:用于存储报文的 29 位扩展标识符, 范围是 0-0x1FFFFFFF。ExtId 与StdId 这两个成员哪一个有效要根据下面的 IDE 位配置。
    IDE:用于存储扩展标志 IDE 位的值,其值可配置为 CAN_ID_STD 和
CAN_ID_EXT。如果为 CAN_ID_STD 时表示本报文是标准帧,使用 StdId 成员存储报文 ID。如果为 CAN_ID_EXT 时表示本报文是扩展帧,使用 ExtId 成员存储报文 ID。
    RTR:用于存储报文类型标志 RTR 位的值,当它的值为宏 CAN_RTR_Data 时表示本报文是数据帧;当它的值为宏 CAN_RTR_Remote 时表示本报文是遥控帧,由于遥控帧没有数据段,所以当报文是遥控帧时,下面的 Data[8]成员的内容是无效的。
    DLC:用于存储数据帧数据段的长度,其值范围是 0-8,当报文是遥控帧时DLC 值为 0。
    Data[8]:用于存储数据帧中数据段的数据。
    当我们需要发送报文时,就需要对此结构体进行初始化,然后调用该函数发送出去,例如:
  1. CanTxMsg TxMessage;( m4 y5 G, i" ]9 ~/ c
  2. TxMessage.StdId=0x12; // 标准标识符为 06 S* Y+ w7 R; N; c( P! |
  3. TxMessage.ExtId=0x12; // 设置扩展标示符(29 位)/ K% f4 Q- G1 o7 D; V9 w! q5 Z4 e
  4. TxMessage.IDE=0; // 使用扩展标识符
    $ d2 ~" v  q" S! L# q5 D; O
  5. TxMessage.RTR=0; // 消息类型为数据帧,一帧 8 位0 j7 |" p* p' N
  6. TxMessage.DLC=8; // 发送两帧信息
    + W. s+ [, Z$ j) c& y' Q
  7. for(i=0;i<8;i++)9 ~, `  g: g  b- l7 R, \7 ^) j
  8. TxMessage.Data[8]=msg[i]; // 第一帧信息
    ! t4 G3 R$ O9 T3 Q/ b1 M
  9. CAN_Transmit(CAN1, &TxMessage);
复制代码

* E' R3 u9 C+ v: \
    接收消息的函数是:
  1. void CAN_Receive(CAN_TypeDef* CANx, uint8_t FIFONumber, CanRxMsg*RxMessage);
复制代码
3 O* k8 D  s+ m+ P! Q+ D) z
    前两个参数很好理解,选择 CAN 和 FIFO。第三个参数是一个结构体指针变量,结构体类型是 CanRxMsg,与 CanTxMsg 比较类似,其内包含了从邮箱接收的报文信息。下面我们简单介绍下它的成员:
  1. typedef struct' }/ q* B# n* u* C0 p# |
  2. {
    & h5 \. [0 d" X2 o  \4 N
  3. uint32_t StdId;
    , o+ p& }0 e, k3 i  B; R
  4. uint32_t ExtId;2 M. i+ r6 R! l
  5. uint8_t IDE;8 {2 H, F, Z. e/ Q3 A2 G
  6. uint8_t RTR;
    - ]) Y% [+ w# ?
  7. uint8_t DLC;
    2 \$ e5 S$ J' K- @: J& w
  8. uint8_t Data[8];
    9 A  _. |) G9 J* a
  9. uint8_t FMI;- O+ |+ w% _. R" K
  10. } CanRxMsg;
复制代码

: D- M5 @; N: s; \* K0 F( z" w8 P
    前面几个成员和 CanTxMsg结构体内是一样的, 在 CanRxMsg 中多了一个成员FMI,它用于存储筛选器的编号,表示本报文是经过哪个筛选器存储进接收 FIFO的,可以用它简化软件处理。
(6)CAN 状态获取
    当使用 CAN 进行数据传输时, 我们会通过获取 CAN 状态标志来确认是否传输完成,比如说在接收报文时,通过检测标志位获知接收 FIFO 的状态,若收到报文,可调用库函数 CAN_Receive 把接收 FIFO 中的内容读取到预先定义的接收类型结构体中,然后再访问该结构体即可利用报文了。
    库函数中提供了很多获取 CAN 状态标志的函数,如 CAN_TransmitStatus()函数, CAN_MessagePending()函数, CAN_GetFlagStatus()函数等等,大家可以根据需要来调用。
    将以上几步全部配置好后,我们就可以使用 STM32F1 的 CAN收发数据了。
. ?! B' b+ h4 U/ Z" s
收藏 评论0 发布时间:2022-6-26 17:23

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