【经验分享】STM32实例-CAN通信④-程序编写

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STMCU小助手发布时间：2022-6-26 17:47

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文章简介:	STM32实例-CAN通信④-程序编写

硬件设计

本实验使用到硬件资源如下：

（1）D1 指示灯

（2）K_UP 和 K_DOWN按键

（3）串口 1

（4）CAN 控制器

（5）CAN 收发器：TJA1040

D1指示灯、K_UP 和 K_DOWN 按键、串口 1 电路在前面章节都介绍过，这里就不多说，至于 CAN 控制器它属于 STM32F1 芯片内部的资源，只要通过软件配置好即可使用，下面我们看下 STM32F1 的 CAN 与 TJA1040 的连接，如下图所示：

从电路图中可以看到，TJA1040 芯片的 CAN_TX 和 CAN_RX 管脚连接在P16 排针上，因为 PA11 和 PA12 是 USB 和 CAN1 共用的管脚，所以使用 P16排针来做切换，本章实验我们使用的是 CAN1，所以将 P16 排针短接到CAN 端，PCB 板上P16插针短接图如下图所示：

在TJA1040 的 CAN_H和CAN_L 管脚上连接了一个 120 欧的终端电阻，如果我们的开发板不是作为 CAN 终端的话，需要把这个电阻去掉，以免影响通信。最后我们用两根导线将两块开发板上 CAN 收发器的 CAN_H 和 CAN_L 对应连接，不要交叉，否则通信错误。CAN_H 和 CAN_L 示意图如下图所示：

连接好后，我们 STM32F1 的 CAN 控制器就可以通过 CAN 收发器 TJA1040与外部 CAN总线进行通信了。

D1指示灯用来提示系统运行状态， K_UP 按键用来切换 CAN 工作模式， K_DOWN键用来发送数据，通过串口 1将切换的模式和发送与接收到的数据打印输出。

函数编写

本实例所要实现的功能是：通过 K_UP 键切换 CAN 通信模式，K_DOWN 键控制数据发送，将切换的 CAN 模式，发送和接收的数据通过串口打印输出，整个过程D1 指示灯不断闪烁，提示系统正常运行。本章我们使用的是 STM32F1 的 CAN1，程序框架如下：

（1）初始化 CAN1，包括工作模式、波特率、筛选器设置等

（2）编写 CAN1 的发送和接收函数

（3）编写主函数

前面介绍 CAN 配置步骤时，就已经讲解如何初始化 CAN。下面我们打开 “CAN 通信实验”工程，在 APP 工程组中添加can.c 文件（里面包含了 CAN 驱动程序），在 StdPeriph_Driver 工程组中添加stm32f10x_can.c 库文件。CAN 操作的库函数都放在 stm32f10x_can.c 和stm32f10x_can.h 文件中，所以使用到 CAN 就必须加入 stm32f10x_can.c文件，同时还要包含对应的头文件路径。

这里我们分析几个重要函数，其他部分程序大家可以打开工程查看。

CAN1 初始化函数

要使用 STM32F1 的 CAN1，我们必须先对它进行配置。初始化代码如下：

//CAN 初始化
//tsjw:重新同步跳跃时间单元.范围:CAN_SJW_1tq~ CAN_SJW_4tq
//tbs2:时间段 2 的时间单元. 范围:CAN_BS2_1tq~CAN_BS2_8tq;
//tbs1:时间段 1 的时间单元. 范围:CAN_BS1_1tq ~CAN_BS1_16tq
//brp :波特率分频器.范围:1~1024; tq=(brp)*tpclk1
//波特率=Fpclk1/((tbs1+tbs2+1)*brp);
//mode:CAN_Mode_Normal,普通模式;CAN_Mode_LoopBack,回环模式;
//Fpclk1 的时钟在初始化的时候设置为 36M, 如果设置
CAN_Mode_Init(CAN_SJW_1tq,CAN_BS2_8tq,CAN_BS1_9tq,4,CAN_Mode_LoopBack);
//则波特率为:36M/((8+9+1)*4)=500Kbps
//返回值:0,初始化 OK;
// 其他,初始化失败;
void CAN_Mode_Init(u8 tsjw,u8 tbs2,u8 tbs1,u16 brp,u8 mode)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
CAN_InitTypeDef CAN_InitStructure;
CAN_FilterInitTypeDef CAN_FilterInitStructure;
#if CAN_RX0_INT_ENABLE
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
#endif
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_CAN1, ENABLE); // 打开CAN1时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //PA 端口时钟打开
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_11; //PA11
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; //上拉输入模式
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12; //PA12
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //复用推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //IO 口速度为 50MHz
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
//CAN 单元设置
CAN_InitStructure.CAN_TTCM=DISABLE; //非时间触发通信模式
CAN_InitStructure.CAN_ABOM=DISABLE; //软件自动离线管理
CAN_InitStructure.CAN_AWUM=DISABLE;//睡眠模式通过软件唤醒(清除CAN->MCR 的 SLEEP 位)
CAN_InitStructure.CAN_NART=ENABLE; //使用报文自动传送
CAN_InitStructure.CAN_RFLM=DISABLE; //报文不锁定,新的覆盖旧的
CAN_InitStructure.CAN_TXFP=DISABLE; //优先级由报文标识符决定
CAN_InitStructure.CAN_Mode= mode; //模式设置
CAN_InitStructure.CAN_SJW=tsjw; //重新同步跳跃宽度(Tsjw)为tsjw+1个时间单位 CAN_SJW_1tq~CAN_SJW_4tq
CAN_InitStructure.CAN_BS1=tbs1; //Tbs1 范围 CAN_BS1_1tq~CAN_BS1_16tq
CAN_InitStructure.CAN_BS2=tbs2;//Tbs2 范围 CAN_BS2_1tq ~CAN_BS2_8tq
CAN_InitStructure.CAN_Prescaler=brp; //分频系数(Fdiv)为 brp+1
CAN_Init(CAN1, &CAN_InitStructure); // 初始化 CAN1
//配置过滤器
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterNumber=0; //过滤器0
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMode=CAN_FilterMode_IdMask;
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterScale=CAN_FilterScale_32bit;
//32位
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdHigh=0x0000;////32 位ID
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdLow=0x0000;
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdHigh=0x0000;//32 位MASK
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdLow=0x0000;
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterFIFOAssignment=CAN_Filter_FIFO0;
//过滤器 0 关联到 FIFO0
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterActivation=ENABLE; //激活过滤器 0
CAN_FilterInit(&CAN_FilterInitStructure);//滤波器初始化
#if CAN_RX0_INT_ENABLE
CAN_ITConfig(CAN1,CAN_IT_FMP0,ENABLE); //FIFO0 消息挂号中断允许.
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USB_LP_CAN1_RX0_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
// 主优先级为 1
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
// 次优先级为 0
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
#endif
}

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在CAN1_Mode_Init()函数中，首先使能 CAN1 和 GPIOA 时钟，并将管脚配置为复用功能。然后配置 CAN的工作模式、波特率及筛选器等参数。这一过程在前面步骤介绍中已经提了。CAN1_Mode_Init()函数有 4个参数，用来设置 CAN1 的波特率和工作模式，方便大家修改 CAN 的波特率和工作模式。参数的具体意义在函数开始处已注释。

CAN1 发送与接收函数

初始化了 CAN1 后，我们就可以编写它的发送和接收函数，具体代码如下：

//can 发送一组数据(固定格式:ID 为 0X12,标准帧,数据帧)
//len:数据长度(最大为8)
//msg:数据指针,最大为8个字节.
//返回值:0,成功;
// 其他,失败;
u8 CAN1_Send_Msg(u8* msg,u8 len)
{
u8 mbox;
u16 i=0;
CanTxMsg TxMessage;
TxMessage.StdId=0x12; // 标准标识符为 0
TxMessage.ExtId=0x12; // 设置扩展标示符（29 位）
TxMessage.IDE=0; // 使用扩展标识符
TxMessage.RTR=0; // 消息类型为数据帧，一帧 8位
TxMessage.DLC=len; // 发送两帧信息
for(i=0;i<len;i++)
TxMessage.Data[i]=msg[i]; // 第一帧信息
mbox= CAN_Transmit(CAN1, &TxMessage);
i=0;
while((CAN_TransmitStatus(CAN1,
mbox)==CAN_TxStatus_Failed)&&(i<0XFFF))i++; //等待发送结束
if(i>=0XFFF)return 1;
return 0;
}
//can 口接收数据查询
//buf:数据缓存区;
//返回值:0,无数据被收到;
// 其他,接收的数据长度;
u8 CAN1_Receive_Msg(u8 *buf)
{
u32 i;
CanRxMsg RxMessage;
if( CAN_MessagePending(CAN1,CAN_FIFO0)==0)return 0; //没有接收到数据,直接退出
CAN_Receive(CAN1, CAN_FIFO0, &RxMessage);//读取数据
for(i=0;i<RxMessage.DLC;i++)
buf[i]=RxMessage.Data[i];
return RxMessage.DLC;
}

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CAN1_Send_Msg 函数为发送函数，用于 CAN 报文的发送，主要是设置标识符 ID等信息，写入数据长度和数据，并请求发送，实现一次报文的发送。CAN1_Receive_Msg 函数为接收函数，用于接受报文数据并且将接受到的数据存放到 buf 数组内。

主函数

编写好 CAN1 初始化和发送接收函数后，接下来就可以编写主函数了，代码如下：

/****************************************************************
* 函数名 : main
* 函数功能 : 主函数
* 输入 : 无
* 输出 : 无
*****************************************************************/
int main()
{
u8 i=0,j=0;
u8 key;
u8 mode=0;
u8 res;
u8 tbuf[8],char_buf[8];
u8 rbuf[8];
SysTick_Init(72);
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //中断优先级分组分2 组
LED_Init();
USART1_Init(9600);
KEY_Init();
CAN_Mode_Init(CAN_SJW_1tq,CAN_BS2_8tq,CAN_BS1_9tq,4,CAN_Mode_Normal);//500Kbps 波特率
while(1)
{
key=KEY_Scan(0);
if(key==KEY_UP) //模式切换
{
mode=!mode;
CAN_Mode_Init(CAN_SJW_1tq,CAN_BS2_8tq,CAN_BS1_9tq,4,mode);
if(mode==0)
{
printf("Normal Mode\r\n");
}
else
{
printf("LoopBack Mode\r\n");
}
}
if(key==KEY_DOWN) //发送数据
{
for(j=0;j<8;j++)
{
tbuf[j]=j;
char_buf[j]=tbuf[j]+0x30;
}
res=CAN_Send_Msg(tbuf,8);
if(res)
{
printf("Send Failed!\r\n");
}
else
{
printf("发送数据：%s\r\n",char_buf);
}
}
res=CAN_Receive_Msg(rbuf);
if(res)
{
for(j=0;j<res;j++)
{
char_buf[j]=rbuf[j]+0x30;
}
printf("接收数据：%s\r\n",char_buf);
}
i++;
if(i%20==0)
{
led1=!led1;
}
delay_ms(10);
}
}

复制代码

主函数实现的功能很简单，首先调用之前编写好的硬件初始化函数，包括SysTick 系统时钟，中断分组，LED 初始化等。然后调用我们前面编写的CAN1_Mode_Init 函数，我们将 CAN1 波特率设置为 500Kbps（波特率计算可参考前面内容），工作模式为正常模式 CAN_Mode_Normal。最后进入 while 循环，循环检测K_UP 和 K_DOWN 按键是否按下。如果 K_UP 键按下，通过 mode 值变化实现CAN1的工作模式的切换（正常/环回模式），并将切换的工作模式提示信息打印输出。如果 K_DOWN 键按下，调用 CAN1_Send_Msg 函数将数据发送出去，并将发送的数据内容打印输出，同时调用 CAN1_Receive_Msg 函数将发送的数据内容保存在 rbuf 数组内，通过串口打印输出。整个过程 D1 指示灯会间隔200ms闪烁，提示系统正常运行。

将工程程序编译后下载到开发板内，可以看到 D1 指示灯不断闪烁，表示程序正常运行。默认我们设置的是正常模式，所以需要连接 2 块 STM32F1 开发板的CAN 接口才能互发数据（前提是两块开发板都下载了这个程序），当按下任意一块开发板上的 K_DOWN 键后，通过串口就可以查看它们的收发数据。如果想在串口调试助手上看到输出信息，可以打开“串口调试助手”，首先勾选下标号 1 DTR 框，然后再取消勾选。这是因为此串口助手启动时会把系统复位住，通过 DTR 状态切换下即可。然后设置好波特率等参数后，串口助手上即会收到串口发送过来的信息。（前提一定要用短接片将P16排针短接到 CAN 端，串口助手上先勾选下标号 1 DTR 框，然后再取消勾选）如下图所示：