STM32——CAN通讯

2024-02-28 11:28 由持枢丶发表于 #操作系统

STM32-CAN通讯

一、发送和接收流程

can通讯传输的是一种差分信号，关于具体的硬件电路略。

1、发送流程

前置工作：如时钟的开启、引脚的配置；CAN邮箱和模式等配置参考下面或HAL库选择
选择一个空置的邮箱（判断空置：CAN_TSR的TMEx位）；
在这个空置邮箱中按数据帧格式设置ID、数据长度以及要发送的数据；
请求发送（CAN_TIxR 的 TXRQ = 1 ）；
后面的是硬件来实现的（这个过程可以被软件打断）：
- 邮箱挂号（等优先）；
- 预定（等总线）；
- 发送；
- 空置。

2、接收流程

前置工作略
配置过滤器：给过滤器绑定一个FIFO，之后以FIFO0为例；
硬件自动处理：收到报文后挂号到FIFO0（绑定的）的空闲邮箱深度；如果邮箱深度，再收到报文会溢出；
- 这个挂号和溢出都可以触发中断
软件接收：有个邮箱深度里挂过一次号即存一个报文，所以，可以通过挂号的数量来获取到存进来的报文数量。具体参考寄存器的位。

二、数据帧格式

标准帧
- 仲裁段：
  - SOF : 帧起始，1bit
  - ID : 11bit
  - RTR : 1bit ------------------- 0数据帧；1远程帧
- 控制段
  - IDE : 1bit -------------------- 0标准格式；1扩展格式
  - R0 : 1bit ---------------------- 保留位
  - DLC : 4bit ---------------------- 数据字节个数，虽然有4bit容量，但只能放0-8，也就是最大发送8byte数据
- 数据段 0-64bit，最大64bit，即8byte数据
- CRC段
  - CRC : 15bit 校验
  - 界定符 : 1bit 校验结束
- ACK段
  - ACK : 1bit 确认
  - 界定符 : 1bit 确认结束
- 帧结束 7bit
扩展帧

略。比标准帧多了 1bit SRR， 18bit ID， 1bit R1保留位。

三、bit时段

为了实现发收双方数据的同步，将传送每个bit的时间分为n个小的时间单位，这个时间单位就是tq，可配置每个tq的具体时长。

CAN通讯是一种异步传输通讯，通过位时段来确认双方的通讯无误。

sync (ss) : 同步段。1tq
prop-set (pts) : 传播时间段。一般 1-8tq，补传输时的延时的误差
phase1 (pbs1) : 相位缓冲段1。一般 1-8tq，补边沿误差
phase2 (pbs2) : 相位缓冲段2。一般2-8tq，补边沿误差

硬同步：接收到起始帧SOF时，调整同步段SS，使得与发送方SOF的SS段一致。

再同步：接收过起始帧以后，发现与发送方不同步，则通过拉或缩相位段进行位同步。

采样点：每个bit的采样位置，采样时发现位不同步则进行调整。

在stm32f103中，prop-seg和phase1合作为了一段。

CAN通讯并【不是】通过波特率（每秒传输速率，比如uart中，确定起始位后，可以通过波特率完成）来确保通讯的，但它可以计算出波特率。

1bit花费n个tq

tq = ( CAN_BTR的BRP位 + 1 ) * Tcan频率

1bit中所有时段花费的tq = 1bit花费的时间

波特率 = 1s / 1bit花费的时间

四、工作模式和测试模式

1、工作模式

睡眠、正常、初始化。通过寄存器控制。

2、测试模式

静默模式（LBKM=0， SILM=1）：可以自通讯，对外部只收不发；

环回模式（LBKM=1， SILM=0）：可以自通讯，对外部只发不收；

环回静默模式（LBKM=1，SILM=1）：可以自通讯，对外部不发不收。

五、CAN主体功能

1、CAN1和CAN2

对于非互联产品，如stm32f103系列，只有一个CAN1，有14个过滤器组；

对于互联型产品，如105、107系列，有一个CAN1和一个CAN2，连个CAN共享28个过滤器组。

2、发送邮箱

3个。将要发送的报文放到某个邮箱中，硬件自动发送出去。

3、接收邮箱和FIFO

关于FIFO和接收邮箱，可以说每个FIFO里有三个邮箱，但一般说法是每个FIFO里有三个邮箱深度。

stm32f103系列中，CAN功能有2个FIFO（队列），每个FIFO有3个邮箱深度，每个邮箱深度可放一个报文。

当报文通过滤波器过滤之后，就存储到了某个FIFO的某邮箱中，这个需要FIFO和过滤器进行关联配置。

硬件会遍历配置好的FIFO中的邮箱深度以存储报文。

4、接收滤波器（关于位宽和模式）

上面说到，stm32103系列CAN功能有14个过滤器组；

每个过滤器组由2个32位寄存器组成。

位宽：

可通过CAN_FS1R寄存器的FSCx（0-13）位将这2个32位运用为：
- 0 ———— 4个单位，每个单位16bit
- 1 ———— 2个单位，每个单位32bit
过滤器模式：

可通过CAN_FM1R寄存器的FBMx位控制
- 1 ———— 标识符模式： 4或2个单位全填ID，只有填进去的ID才可通过过滤器放到FIFO的邮箱深度中
- 0 ———— 屏蔽位模式： 4或2个单位的其中一半是1/0位，另一半（每个32bit的低16bit）是规则（0验证 1不验证）

六、CAN错误状态

错误主动——————出错次数较少， [0, 127]
错误被动——————出错次数中等， [128, 255]
离线 ——————出错次数较多， [256, ∞)

从离线模式进入正常模式（错误主动）可以由软件或硬件控制，MCR的ABOM位可配置这个。