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CAN 通信

CAN 是Controller Area Network 的縮寫（以下稱為CAN），該通信使用的是ISO11898標準，該標準的物理層特征如下圖所示。

CAN協議是通過以下5種類型的幀進行的：

數據幀

搖控幀

錯誤幀

過載幀

幀間隔

另外，數據幀和遙控幀有標準格式和擴展格式兩種格式。標準格式有11 個位的標識符（ID），擴展格式有29 個位的ID。

大部分系統使用的都是數據幀，我這里使用的也是數據幀。
數據幀一般由7個段構成，即：
（1）幀起始。表示數據幀開始的段。
（2）仲裁段。表示該幀優先級的段。
（3）控制段。表示數據的字節數及保留位的段。
（4）數據段。數據的內容，一幀可發送0~8個字節的數據。
（5） CRC段。檢查幀的傳輸錯誤的段。
（6） ACK段。表示確認正常接收的段。
（7）幀結束。表示數據幀結束的段。

明確了數據幀概念，還需要理解一下過濾器的作用。

STM32的標識符屏蔽濾波目的是減少了CPU處理CAN通信的開銷。STM32的過濾器組最多有28個（互聯型），但是STM32F103ZET6只有14個（增強型），每個濾波器組x由2個32為寄存器，CAN_FxR1和CAN_FxR2組成。
STM32每個過濾器組的位寬都可以獨立配置，以滿足應用程序的不同需求。根據位寬的不同，每個過濾器組可提供：

1個32位過濾器，包括：STDID[10:0]、EXTID[17:0]、IDE和RTR位

2個16位過濾器，包括：STDID[10:0]、IDE、RTR和EXTID[17:15]位

此外過濾器可配置為，屏蔽位模式和標識符列表模式。

在屏蔽位模式下，標識符寄存器和屏蔽寄存器一起，指定報文標識符的任何一位，應該按照“必須匹配”或“不用關心”處理。
而在標識符列表模式下，屏蔽寄存器也被當作標識符寄存器用。因此，不是采用一個標識符加一個屏蔽位的方式，而是使用2個標識符寄存器。接收報文標識符的每一位都必須跟過濾器標識符相同。相關文章：CAN總線詳解。

一般也都是使用標識符列表模式，這里使用的也是標識符列表模式。濾波過程舉例如下：

在程序中就是：

//要過濾的ID高位 
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdHigh=0X00;  
//要過濾的ID低位                 
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdLow= (((u32)0x1314<<3)|CAN_ID_EXT|CAN_RTR_DATA)&0xFFFF; 
//過濾器屏蔽標識符的高16位值
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdHigh=0xFFFF;   
//過濾器屏蔽標識符的低16位值         
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdLow=0xFFFF;

這里的CAN_FilterId和CAN_FilterMaskId是配合使用的，意思是CAN_FilterId指出需要屏蔽ID的什么內容，什么格式；CAN_FilterMaskId是指CAN_FilterId的每一位是否需要過濾，若CAN_FilterMaskId在某位上是1的話，ID對應位上的數值就必須和CAN_FilterId該位上的一樣，保持一致，反之則是“不關心”。

上述程序的設置的含義就是：只接收來自0x1314的數據，屏蔽其他ID的數據。

程序思路

這里準備做一個主機與從機的通信，主要用擴展標識符ExtId來區分，分配的標識符是：主機：0x1314 從機：0x1311

主機負責接收所有從機的數據，不需要過濾，用擴展標識符ExtId來區分不同從機的數據；主機還可以向不同從機發送信息。而從機則只接收來自主機的數據，同樣用擴展標識符ExtId來區分是否是發向自己的數據；同時，也能夠向主機發送信息。

相關代碼

代碼也是非常簡單的，這里貼出了主機和從機的can.c和can.h兩個文件。

從機相關代碼

can.c文件：

#include "can.h"




/* 在中斷處理函數中返回 */
//__IO uint32_t ret = 0;




//接收數據緩沖器
u8 RxBuf[5];
u8 Rx_flag=0;




void CAN1_Init(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; 
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
    CAN_InitTypeDef        CAN_InitStructure;
    CAN_FilterInitTypeDef  CAN_FilterInitStructure;




    /* 復用功能和GPIOB端口時鐘使能*/    
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO | RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);                                                                      




    /* CAN1 模塊時鐘使能 */
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_CAN1, ENABLE); 




    /* Configure CAN pin: RX */  // PB8
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;       //上拉輸入
    GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);




    /* Configure CAN pin: TX */   // PB9
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;     //復用推挽輸出
    GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);




    //#define GPIO_Remap_CAN    GPIO_Remap1_CAN1 本實驗沒有用到重映射I/O
    GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap1_CAN1, ENABLE);




    //CAN_NVIC_Configuration(); //CAN中斷初始化   
    /* Configure the NVIC Preemption Priority Bits */  
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_0);




    #ifdef  VECT_TAB_RAM  
      /* Set the Vector Table base location at 0x20000000 */ 
      NVIC_SetVectorTable(NVIC_VectTab_RAM, 0x0); 
    #else  /* VECT_TAB_FLASH  */
      /* Set the Vector Table base location at 0x08000000 */ 
      NVIC_SetVectorTable(NVIC_VectTab_FLASH, 0x0);   
    #endif




    /* enabling interrupt */
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=USB_LP_CAN1_RX0_IRQn;;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);




    //CAN_INIT();//CA初始化N模塊 
    /* CAN register init */
    CAN_DeInit(CAN1);                       //將外設CAN的全部寄存器重設為缺省值
    CAN_StructInit(&CAN_InitStructure);     //把CAN_InitStruct中的每一個參數按缺省值填入




    /* CAN cell init */
    CAN_InitStructure.CAN_TTCM=DISABLE;         //沒有使能時間觸發模式
    CAN_InitStructure.CAN_ABOM=DISABLE;         //沒有使能自動離線管理
    CAN_InitStructure.CAN_AWUM=DISABLE;         //沒有使能自動喚醒模式
    CAN_InitStructure.CAN_NART=DISABLE;         //沒有使能非自動重傳模式
    CAN_InitStructure.CAN_RFLM=DISABLE;         //沒有使能接收FIFO鎖定模式
    CAN_InitStructure.CAN_TXFP=DISABLE;         //沒有使能發送FIFO優先級
    CAN_InitStructure.CAN_Mode=CAN_Mode_Normal; //CAN設置為正常模式
    CAN_InitStructure.CAN_SJW=CAN_SJW_1tq;      //重新同步跳躍寬度1個時間單位
    CAN_InitStructure.CAN_BS1=CAN_BS1_3tq;      //時間段1為3個時間單位
    CAN_InitStructure.CAN_BS2=CAN_BS2_2tq;      //時間段2為2個時間單位
    CAN_InitStructure.CAN_Prescaler=60;         //時間單位長度為60 
    CAN_Init(CAN1,&CAN_InitStructure);          //波特率為：72M/2/60(1+3+2)=0.1 即波特率為100KBPs




    // CAN filter init 過濾器，注意，只接收主機發過來的數據，屏蔽其他數據
    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterNumber=1;                     //指定過濾器為1
    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMode=CAN_FilterMode_IdMask;   //指定過濾器為標識符屏蔽位模式
    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterScale=CAN_FilterScale_32bit;  //過濾器位寬為32位




    //CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdHigh= (((u32)0x1314<<3)&0xFFFF0000)>>16;  
    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdHigh=0X00;                  //要過濾的ID高位 
    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdLow= (((u32)0x1314<<3)|CAN_ID_EXT|CAN_RTR_DATA)&0xFFFF; //要過濾的ID低位 




    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdHigh=0xFFFF;            //過濾器屏蔽標識符的高16位值
    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdLow=0xFFFF;             //過濾器屏蔽標識符的低16位值
    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterFIFOAssignment=CAN_FIFO0;     //設定了指向過濾器的FIFO為0
    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterActivation=ENABLE;            //使能過濾器
    CAN_FilterInit(&CAN_FilterInitStructure);                       //按上面的參數初始化過濾器




    /* CAN FIFO0 message pending interrupt enable */ 
    CAN_ITConfig(CAN1,CAN_IT_FMP0, ENABLE);                         //使能FIFO0消息掛號中斷
}




/* 發送兩個字節的數據*/
u8 CAN_SetMsg(u8 Data1,u8 Data2)
{ 
    u8 mbox;
    u16 i=0; 
    CanTxMsg TxMessage;  




    TxMessage.StdId=0x0000;     //標準標識符為0x00
    TxMessage.ExtId=0x1311;     //擴展標識符0x1311,可以更改該標識符以示區分不同從機
    TxMessage.IDE=CAN_ID_EXT;   //使用擴展標識符
    TxMessage.RTR=CAN_RTR_DATA; //為數據幀
    TxMessage.DLC=2;            //消息的數據長度為2個字節
    TxMessage.Data[0]=Data1;    //第一個字節數據
    TxMessage.Data[1]=Data2;    //第二個字節數據 




    //發送數據
    mbox= CAN_Transmit(CAN1, &TxMessage);  
    while((CAN_TransmitStatus(CAN1, mbox)==CAN_TxStatus_Failed)&&(i<0XFFF))
        i++;    //等待發送結束
    if(i>=0XFFF)
        return 0;
    return 1;
}
u8 CAN_GetMsg(u8 *msg1,u8 *msg2)
{
    if(Rx_flag == 1)//發現數據
    {
        *msg1=RxBuf[0];
        *msg2=RxBuf[1];
        Rx_flag=0;//數據已經取走，可以更新數據
        return 1;
    }else
        return 0;
}
/* USB中斷和CAN接收中斷服務程序，USB跟CAN公用I/O，這里只用到CAN的中斷。 */
void USB_LP_CAN1_RX0_IRQHandler(void)
{




  CanRxMsg RxMessage;




  RxMessage.StdId=0x00;
  RxMessage.ExtId=0x00;
  RxMessage.IDE=0;
  RxMessage.DLC=0;
  RxMessage.FMI=0;
  RxMessage.Data[0]=0x00;
  RxMessage.Data[1]=0x00;    




  CAN_Receive(CAN1,CAN_FIFO0, &RxMessage); //接收FIFO0中的數據  




  if(Rx_flag == 0)//數據已取走或者緩沖器為空
    {
        RxBuf[0]=RxMessage.Data[0];
        RxBuf[1]=RxMessage.Data[1];
        Rx_flag=1;//數據已經備好，等待取走
    }




}

can.h文件

主機相關代碼

這里主機代碼大部分是和從機類似的，就只貼出不同的地方了。 can.c文件：

#include "can.h"




/* 在中斷處理函數中返回 */
//__IO uint32_t ret = 0;




void CAN1_Init(void)
{
    ......//以上與從機部分相同




    //CAN filter init 過濾器，已經設置為任意，可以通過ExtId標識符區分從機代號
    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterNumber=1;                     //指定過濾器為1
    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMode=CAN_FilterMode_IdMask;   //指定過濾器為標識符屏蔽位模式
    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterScale=CAN_FilterScale_32bit;  //過濾器位寬為32位
    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdHigh=0x0000;                //過濾器標識符的高16位值
    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdLow=CAN_ID_EXT|CAN_RTR_DATA;//過濾器標識符的低16位值
    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdHigh=0x0000;            //過濾器屏蔽標識符的高16位值
    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdLow=0x0000;             //過濾器屏蔽標識符的低16位值
    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterFIFOAssignment=CAN_FIFO0;     //設定了指向過濾器的FIFO為0
    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterActivation=ENABLE;            //使能過濾器
    CAN_FilterInit(&CAN_FilterInitStructure);                       //按上面的參數初始化過濾器




    /* CAN FIFO0 message pending interrupt enable */ 
    CAN_ITConfig(CAN1,CAN_IT_FMP0, ENABLE);                         //使能FIFO0消息掛號中斷
}




//接收數據緩沖器
u8 CAN_RX_BUF[CAN_RX_LEN]={0};     //接收緩沖,最大USART_REC_LEN個字節.
//接收標志位
u8 Rx_flag=0;
/* USB中斷和CAN接收中斷服務程序，USB跟CAN公用I/O，這里只用到CAN的中斷。 */
void USB_LP_CAN1_RX0_IRQHandler(void)
{
    u8 i=0;
    CanRxMsg RxMessage;




    RxMessage.StdId=0x00;
    RxMessage.ExtId=0x00;
    RxMessage.IDE=0;
    RxMessage.DLC=0;
    RxMessage.FMI=0;




    CAN_Receive(CAN1,CAN_FIFO0, &RxMessage); //接收FIFO0中的數據  




    if(Rx_flag == 0)//數據已取走或者緩沖器為空
    {
        if((RxMessage.DLC) == 2)//是否收到2位字節數據
        {
             CAN_RX_BUF[0]=RxMessage.Data[0];
             CAN_RX_BUF[1]=RxMessage.Data[1];     
        }
    }




} 




/* 發送兩個字節的數據*/
u8 CAN_SendMsg(u8* data1, u8* data2)
{ 
    u8 mbox;
    u16 i=0; 
    CanTxMsg TxMessage;  




    TxMessage.StdId=0x0000;     //標準標識符為0x00
    TxMessage.ExtId=0x1314;     //擴展標識符0x0000
    TxMessage.IDE=CAN_ID_EXT;   //使用擴展標識符
    TxMessage.RTR=CAN_RTR_DATA; //為數據幀
    TxMessage.DLC=2;            //消息的數據長度為2個字節
    TxMessage.Data[0]=Data1;    //第一個字節數據
    TxMessage.Data[1]=Data2;    //第二個字節數據 




    //發送數據
    mbox= CAN_Transmit(CAN1, &TxMessage);  
    while((CAN_TransmitStatus(CAN1, mbox)==CAN_TxStatus_Failed)&&(i<0XFFF))
        i++;    //等待發送結束
    if(i>=0XFFF)
        return 0;//發送失敗
    return 1;//發送成功 
}
u8 CAN_GetMsg(u8 *msg1,u8 *msg2)
{
    if(Rx_flag == 1)//發現數據
    {
        *msg1=CAN_RX_BUF[0];
        *msg2=CAN_RX_BUF[1];
        Rx_flag=0;//數據已經取走，可以更新數據
        return 1;
    }else
        return 0;
}
void Clear_canBuffer(void)
{
    Rx_flag=0;//清楚接收標志位
    memset(CAN_RX_BUF, 0, sizeof(u8)*CAN_RX_LEN);//清空緩沖區
}
u8 Check_canRX(void)
{
    return (Rx_flag == 6);
}

can.h文件：

#ifndef __CAN_H
#define __CAN_H




#include "sys.h"
#include "string.h"




#define CAN_RX_LEN          30          //定義最大接收字節數 




extern u8  CAN_RX_BUF[CAN_RX_LEN]; //接收緩沖,最大USART_REC_LEN個字節.末字節為換行符 




void CAN1_Init(void);
u8 CAN_SendMsg(u8* data1, u8* data2);
u8 CAN_GetMsg(u8 *msg1,u8 *msg2);




#endif /* __CAN_H */

審核編輯：湯梓紅

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