FDCAN 与 经典CAN 的最直观差别就是数据帧部分,FDCAN的数据帧波特率可变,并且数据大小不局限于 8 Bytes ,最高支持 64 Bytes 的数据传输。详细差别见 传送门: CAN FD 与 CAN协议区别–简单易懂协议详解 。
1. FDCAN的框图
根据上图可以看到,FDCAN 有两个时钟域,APB总线接口和CAN内核时钟。FDCAN的波特率取决于内核时钟;寄存器的配置、消息RAM等,走的是APB时钟。FDCAN的APB时钟在RCC_APB寄存器中配置,内核时钟在RCC_CCIPR寄存器中配置(下一章)。
FDCAN有两个中断线,这两个中断线可以单独的打开或关闭,在FDCAN_ILE寄存器中配置。
其他具体介绍参考DM00355726_ENV4手册的1947页(RM0440手册官方下载传送门)。
2. FDCAN的时钟与波特率
2.1 fdcan_clk
几乎所有通信都可在RCC中配置时钟选择,FDCAN的时钟(fdcan_clk)可在RCC_CCIPR寄存器中进行配置。
FDCAN1/2/3 的内核时钟是通用的,可以在配置FDCAN1的时候,配置 CKDIV 寄存器进行进一步的分频(INIT标志位置位才可配置该寄存器),这里配置的CKDIV影响到 FDCAN2 和 FDCAN3。
2.2 fdcan_tq_ck
根据系统框图可看到,系统输入的时钟可通过 fdcan_clk 分频得到 fdcan_tq_ck ,在 FDCAN_CKDIV 寄存器中配置分频系数。
可以认为FDCAN内核用的时钟都是fdcan_tq_ck ,只不过 fdcan_tq_ck 为1分频时候认为是fdcan_clk 。
2.3 波特率
FDCAN模块的bit采样分三段:
波特率公式如下:
注意:
1、由于 FDCAN 与 经典CAN 的帧格式有点差异,其数据帧波特率可变,因此在这里分出普通CAN和数据bit时间
2、数据 和 普通 bit 时间寄存器名称不一样,数据波特率寄存器 FDCAN_DBTP ,一般帧波特率寄存器为 FDCAN_NBTP 。当使用经典模式CAN时, FDCAN_DBTP 配置被忽略
3. FDCAN的地址分布
3.1 总体分布
由于头文件中没有该寄存器的宏定义,因此需要自己建立宏定义。
G474的FDCAN外设一共有3组(FDCAN1,FDCAN2,FDCAN3),寄存器配置分为3个,消息RAM也分为3组。
3.2 Message RAM
1个 信息RAM 有 212 words 的大小,即 212 × 4 = 848 Bytes 。
根据3.1和3.2可以先把 消息RAM 的宏定义写好
- #define FDCANs_MESSAGE_RAM_BASE 0x4000A400
- #define FDCAN1_RAM_BASE (FDCANs_MESSAGE_RAM_BASE)
- #define FDCAN2_RAM_BASE (FDCAN1_RAM_BASE + 0x00000350)
- #define FDCAN3_RAM_BASE (FDCAN2_RAM_BASE + 0x00000350)
- typedef struct
- {
- uint32_t FILTER_11BIT[28]; //0x4000A400 ~ 0x4000A470
- uint32_t FILTER_29BIT[8][2]; //0x4000A470 ~ 0x4000A4B0
- uint32_t Rx_FIFO_0[3][18]; //0x4000A4B0 ~ 0x4000A588
- uint32_t Rx_FIFO_1[3][18]; //0x4000A588 ~ 0x4000A660
- uint32_t Tx_FIFO[6]; //0x4000A660 ~ 0x4000A678
- uint32_t Tx_BUFFER[3][18]; //0x4000A678 ~ 0x4000A750
- }FDCAN_RAM_Struct;
- #define FDCAN1_RAM ((FDCAN_RAM_Struct *)FDCAN1_RAM_BASE)
- #define FDCAN2_RAM ((FDCAN_RAM_Struct *)FDCAN2_RAM_BASE)
- #define FDCAN3_RAM ((FDCAN_RAM_Struct *)FDCAN3_RAM_BASE)
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注意!!! 上面的代码第1行的宏定义部分,偏移为 0x350 而不是 0x400。
曾经我根据 3.1里面的图片进行配置(0x400也就是1KB),结果只有FDCAN1好用,FDCAN2和FDCAN3都不能使用,困扰了我一天来找这个问题,后来使用 0x350 就可以了,可能是手册写错了,也可能是我的理解与有误。
这里是个坑,希望大家能够规避一下。
4. FDCAN中断配置
4.1 中断寄存器
FDCAN中断配置中,涉及的寄存器为
FDCAN_IE 与其他外设的IE一样,中断使能寄存器,在这里选择使用的中断,在代码中会注释
FDCAN_ILE 中断总线使能。FDCAN中将中断分为了两个分支,即有两个中断函数
FDCAN_ILS 中断总线选择。在这个寄存器中配置哪个中断归属于哪个中断分支,默认都为分支0.
5. FDCAN的筛选器
5.1 筛选器的特征
每个筛选器可配置为
• 范围筛选
• 指定ID筛选
• 屏蔽典型bit筛选
每个过滤器元件可配置为接受或拒绝过滤
每个过滤器元素可以单独启用/禁用
过滤器是按顺序检查的,执行在第一个匹配的过滤器元素时停止
相关的寄存器:全局筛选配置(RXGFC)、拓展ID和掩码(XIDAM)
如果需要接收数据,一定要配置筛选器,否则会什么也接受不到。
5.2 11-bit 筛选器的格式
这里根据手册的翻译进行配置就好,29-bit 的筛选器也是如此,手册里全有,我就不放图片了,太占地方。
通过配置筛选器,可以使FDCAN外设接收其他模块发来的信息,在筛选器中配置接收消息的FIFO或者拒收消息。配置筛选器是FDCAN接收的关键。
筛选器的配置不受 INIT 和 CCE 标志位的限制,可随时配置。
6. FIFO模式与Queue模式
FIFO模式与队列模式的区别为:
队列模式的优先级遵循邮箱0优先级最高,其次是1,最后是2,如果当前3个邮箱全有数据,优先发送邮箱0的数据
FIFO模式的优先级是遵循哪个数据先进入的邮箱,与其所在的索引地址无关,即:如果当前3个邮箱全有数据,邮箱2被最先写入,则优先发送邮箱2的数据。
6.1 TX FIFO 的寄存器格式
具体说明见手册1969页,我就不复制了,翻一下就能懂每个BIT代表的意思。
根据上表,我们就可以写出对应各个标志位的结构体,方便后期指针使用。
由于其buffer支持 11-bit ID 和 29-bit ID
7. FDCAN的初始化
IO口配置我就不介绍了,想必大家都会配置IO。
1.首先在RCC->APB1RSTR1寄存器中使能RCC_APB1ENR1_FDCANEN,这样FDCAN的寄存器就可以配置了。
2.然后选择FDCAN内核时钟的时钟源,在RCC->CCIPR寄存器的RCC_CCIPR_FDCANSEL中配置。
3.置位INIT标志位,开始配置寄存器(只有INIT标志位置位,才可置位CCE标志位)
4.等待INIT标志位置位
5.置位CCE标志位,解锁受保护的寄存器
6.等待CCE标志位置位
7.配置时钟分频 (FDCAN_CKDIV 寄存器)
8.配置波特率
9.配置中断
10.使能筛选器
11.配置筛选器
清除INIT标志位
到此,FDCAN就配置完了,具体操作见代码
初始化代码见
8. 发送操作
8.1 FDCAN帧模式
FDCAN帧模式由下表各个标志位配置:
根据上表所示,可以通过 CCCR寄存器 和 Tx Buffer 内部的标志位 配合,实现不同模式的CAN。
由于鄙人只想使用 经典CAN,因此将 CCCR寄存器 中的 FDOE 配置为 0,其他标志位我就不管了。
8.2 发送步骤
读取 FDCAN1->TXFQS 是否有可用信箱( FDCAN_TXFQS_TFQF 是否置位)
如果没置位邮箱满标志,则查询 FDCAN_TXFQS_TFQPI 索引,获得的索引就是可以写入的邮箱
将要发送的数据写入刚才读取的索引的 Tx Buffer 中(在这里可以配置发送长度、ID等信息)
置位发送请求
等待发送完成(可以不等待,配置发送完成中断使能后,在中断中置位发送完成标志来判断是否发送完毕)
示例代码见
附录2 发送函数
代码中的部分宏定义是根据手册定义的,由于太长就不放在这里了,完整代码在 代码下载
9. 接收操作
首先配置筛选器来选择接收的消息和接收后存放的FIFO。
接收分为 覆盖模式 和 阻塞模式 。
覆盖模式 顾名思义,就是当FIFO满了以后,接收到新消息后覆盖老消息。
阻塞模式 就是当FIFO满了之后,忽略新消息,保留老消息。
当 Rx FIFO 0 接收到消息后,将会在 FDCAN_RXF0S 寄存器中 F0GI 标志位指示新消息存储索引,当 CPU 读取这些消息后,务必将最后 F0GI 的值写入到 FDCAN_RXF0A 的 F0AI 标志位,来确认来读取完毕,这会将 FDCAN_RXF0S寄存器中的索引标志位 F0GI 设置为 F0AI + 1 并更新 FIFO 0 的存储计数 (FDCAN_RXF0S 寄存器中 F0FL 标志位,范围0~3),如果不确认读取完毕,将会导致指示索引 F0GI 失效。
接收操作可以在中断中进行,通过配置 FDCAN_IE 寄存器中的相应 中断使能标志位 来开启中断,具体示例见初始化代码。如:使能 FIFO0 接收新消息中断就置位 FDCAN_IE_RF0NE 标志位。
因此,接收操作的步骤为:
1.读取接收的数据
2.确认读取完毕
10. 故障
故障处理这里就不介绍了,值得注意的是:
当CAN两个总线短接,超过一定时间后,FDCAN会因为不能检测到有效电平而置位故障标志,同时置位初始化 INIT 标志,导致CAN关闭,排除硬件故障后可直接复位 INIT 标志来恢复故障前的运行状态(也就是说可以正常收发数据了)。
11. 参考资料传送门
11.1 代码下载(0积分)
代码下载(0积分)
11.2 其他 CAN 知识了解
其他 CAN 知识了解
附录1. FDCAN寄存器配置
返回第7章 FDCAN的初始化
返回第9章 接收操作
附录2 发送函数
返回第8章 发送操作
- /**
- * @description: 发送11位地址的报文
- * @param {uint8_t} FDCAN_Index FDCANx 1~3 FDCAN外设索引使用FDCAN1/2/3
- * @param {uint16_t} ID 11位ID发送
- * @param {uint8_t} RTR 0-数据帧 1-远程帧
- * @param {uint8_t} DLC 数据长度 0~8
- * @param {Buffer_72Byte_Struct} *buffer 发送数组地址
- * @return {uint8_t} SUCCEED/FAILED/ERROR
- * @author: XL
- */
- uint8_t FDCAN_11ID_SendData(uint8_t FDCAN_Index, uint16_t ID,uint8_t RTR,uint8_t DLC,Buffer_72Byte_Struct *buffer)
- {
- uint8_t Free_Mailbox;//空闲邮箱索引
- FDCAN_RAM_Struct* FDCAN_RAM;//FDCANx_RAM指针
- FDCAN_GlobalTypeDef* FDCAN;//FDCANx指针
- switch (FDCAN_Index)//根据索引确定使用FDCANx
- {
- case 1:
- FDCAN_RAM = FDCAN1_RAM;
- FDCAN = FDCAN1;
- break;
- case 2:
- FDCAN_RAM = FDCAN2_RAM;
- FDCAN = FDCAN2;
- break;
- case 3:
- FDCAN_RAM = FDCAN3_RAM;
- FDCAN = FDCAN3;
- break;
- default:
- return ERROR;//输入索引错误,无效
- break;
- }
- if(FDCAN->TXFQS & FDCAN_TXFQS_TFQF)
- { //CanBus判断是否有空闲的发送寄存器,然后发送,否则等待
- return FAILED;//没有空闲邮箱
- }
- else
- { //只要第一个邮箱空闲,始终先使用第一个,然后是第二个,第三个邮箱
- Free_Mailbox = ((uint8_t)(FDCAN->TXFQS >> 16)) & 0x03;//获取空闲邮箱
- FDCAN_RAM->Tx_BUFFER[Free_Mailbox][0] = ((uint32_t)ID << FDCANx_RAM_TxBuffer_T0_11ID_Pos);//写入地址
- FDCAN_RAM->Tx_BUFFER[Free_Mailbox][1] = (DLC << FDCANx_RAM_TxBuffer_T1_DLC_Pos);//发送长度
- FDCAN_RAM->Tx_BUFFER[Free_Mailbox][2] = buffer->DataWord[0];//发送的数据
- FDCAN_RAM->Tx_BUFFER[Free_Mailbox][3] = buffer->DataWord[1];//发送的数据
- FDCAN->TXBAR |= (0x0001 << Free_Mailbox);//置位发送请求
- return SUCCEED;//返回成功
- }
- }
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附录3 接收中断程序
- /**
- * @description: fdcan1_intr0_it 中断分支
- * @param {*}
- * @return {*}
- * @author: XL
- */
- void FDCAN1_IT0_IRQHandler(void)
- {
- if(FDCAN1->IR & FDCAN_IR_RF0N)//邮箱0有新消息
- {
- FDCAN1->IR |= FDCAN_IR_RF0N;//清除新消息状态标志
- switch((FDCAN1->RXF0S & FDCAN_RXF0S_F0GI) >> FDCAN_RXF0S_F0GI_Pos)//获取索引
- {
- case 0:
- FDCAN1_Rxbuffer0.DataWord[0] = FDCAN1_RAM->Rx_FIFO_0[0][0];//获取数据
- FDCAN1_Rxbuffer0.DataWord[1] = FDCAN1_RAM->Rx_FIFO_0[0][1];//获取数据
- FDCAN1_Rxbuffer0.DataWord[2] = FDCAN1_RAM->Rx_FIFO_0[0][2];//获取数据
- FDCAN1_Rxbuffer0.DataWord[3] = FDCAN1_RAM->Rx_FIFO_0[0][3];//获取数据
- FDCAN1->RXF0A = 0;//确认接收完毕
- break;
- case 1:
- FDCAN1_Rxbuffer0.DataWord[0] = FDCAN1_RAM->Rx_FIFO_0[1][0];
- FDCAN1_Rxbuffer0.DataWord[1] = FDCAN1_RAM->Rx_FIFO_0[1][1];
- FDCAN1_Rxbuffer0.DataWord[2] = FDCAN1_RAM->Rx_FIFO_0[1][2];
- FDCAN1_Rxbuffer0.DataWord[3] = FDCAN1_RAM->Rx_FIFO_0[1][3];
- FDCAN1->RXF0A = 1;
- break;
- case 2:
- FDCAN1_Rxbuffer0.DataWord[0] = FDCAN1_RAM->Rx_FIFO_0[2][0];
- FDCAN1_Rxbuffer0.DataWord[1] = FDCAN1_RAM->Rx_FIFO_0[2][1];
- FDCAN1_Rxbuffer0.DataWord[2] = FDCAN1_RAM->Rx_FIFO_0[2][2];
- FDCAN1_Rxbuffer0.DataWord[3] = FDCAN1_RAM->Rx_FIFO_0[2][3];
- FDCAN1->RXF0A = 2;
- break;
- default:break;
- }
- }
- }
- /**
- * @description: fdcan1_intr1_it 中断分支
- * @param {*}
- * @return {*}
- * @author: XL
- */
- void FDCAN1_IT1_IRQHandler(void)
- {
- if(FDCAN1->IR & FDCAN_IR_RF1N)//邮箱1有新消息
- {
- FDCAN1->IR |= FDCAN_IR_RF1N;//清除新消息状态标志
- switch((FDCAN1->RXF1S & FDCAN_RXF1S_F1GI) >> FDCAN_RXF1S_F1GI_Pos)//获取索引
- {
- case 0:
- FDCAN1_Rxbuffer1.DataWord[0] = FDCAN1_RAM->Rx_FIFO_1[0][0];//获取数据
- FDCAN1_Rxbuffer1.DataWord[1] = FDCAN1_RAM->Rx_FIFO_1[0][1];//获取数据
- FDCAN1_Rxbuffer1.DataWord[2] = FDCAN1_RAM->Rx_FIFO_1[0][2];//获取数据
- FDCAN1_Rxbuffer1.DataWord[3] = FDCAN1_RAM->Rx_FIFO_1[0][3];//获取数据
- FDCAN1->RXF1A = 0;//确认接收完毕
- break;
- case 1:
- FDCAN1_Rxbuffer1.DataWord[0] = FDCAN1_RAM->Rx_FIFO_1[1][0];
- FDCAN1_Rxbuffer1.DataWord[1] = FDCAN1_RAM->Rx_FIFO_1[1][1];
- FDCAN1_Rxbuffer1.DataWord[2] = FDCAN1_RAM->Rx_FIFO_1[1][2];
- FDCAN1_Rxbuffer1.DataWord[3] = FDCAN1_RAM->Rx_FIFO_1[1][3];
- FDCAN1->RXF1A = 1;
- break;
- case 2:
- FDCAN1_Rxbuffer1.DataWord[0] = FDCAN1_RAM->Rx_FIFO_1[2][0];
- FDCAN1_Rxbuffer1.DataWord[1] = FDCAN1_RAM->Rx_FIFO_1[2][1];
- FDCAN1_Rxbuffer1.DataWord[2] = FDCAN1_RAM->Rx_FIFO_1[2][2];
- FDCAN1_Rxbuffer1.DataWord[3] = FDCAN1_RAM->Rx_FIFO_1[2][3];
- FDCAN1->RXF1A = 2;
- break;
- default:break;
- }
- }
- }
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