前言

最近負(fù)責(zé)的一個(gè)項(xiàng)目用的主控芯片是STM32F407IGT6，需要和幾個(gè)電機(jī)控制器進(jìn)行通訊，有很多參數(shù)需要進(jìn)行監(jiān)控。
有一個(gè)問(wèn)題一直無(wú)法解決。在開(kāi)啟CAN的接收中斷，接收不到數(shù)據(jù)，問(wèn)題卡了很久，下面簡(jiǎn)單分享一下解決的過(guò)程和思路。

目錄

• 背景

• CAN總線

• CAN控制器

• CAN收發(fā)器

• 調(diào)試過(guò)程

  • 硬件排查

  • CAN分析儀

  • 芯片CAN控制器調(diào)試

• 總結(jié)

CAN總線

CAN總線是一種串行通信協(xié)議，用于在微控制器和其他設(shè)備之間傳輸數(shù)據(jù)。CAN總線通常用于汽車、工業(yè)自動(dòng)化和機(jī)器人等領(lǐng)域。

CAN總線的硬件通常由以下幾個(gè)部分組成：

• 控制器區(qū)域：包括CAN控制器和CAN收發(fā)器；
• 總線電纜：用于連接CAN總線上的所有設(shè)備；
• 終端電阻：用于終止總線，以減少反射和信號(hào)干擾；
• 外部電源：用于為CAN總線提供電源；

CAN總線的控制器區(qū)域通常包括CAN控制器和CAN收發(fā)器。

• CAN控制器負(fù)責(zé)處理CAN總線上的數(shù)據(jù)傳輸，包括數(shù)據(jù)發(fā)送和接收、錯(cuò)誤檢測(cè)和糾正等；
• CAN收發(fā)器則負(fù)責(zé)將CAN控制器的信號(hào)轉(zhuǎn)換為總線上的電信號(hào)，并將總線上的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為CAN控制器可以理解的信號(hào)。

CAN控制器

主板上的芯片STM32F407IGT6中帶有兩路的CAN控制器，分別為CAN1 和 CAN2，具體如下圖所示；

CAN收發(fā)器

主板上使用的是芯片SN65HVD230，這是TI公司的一款性能強(qiáng)大且具體低功耗功能的CAN收發(fā)器，具體的典型應(yīng)用電路如下所示；

調(diào)試過(guò)程

硬件排查

設(shè)備的調(diào)試過(guò)程中，首先要確保硬件鏈路上是否正常。最常見(jiàn)的方法就是直接用示波器進(jìn)行檢查。具體如下所示；

1. 檢查CAN控制器和CAN收發(fā)器之間是否正常；
2. 檢查CAN收發(fā)器的差分信號(hào)是否正常，這里可能要了解一下CAN總線電平的顯性電平和隱性電平的特點(diǎn)，以及CAN底層協(xié)議的細(xì)節(jié)，會(huì)比較復(fù)雜；

個(gè)人比較推薦使用上述步驟檢查硬件鏈路是否存在問(wèn)題，那如何對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析呢？當(dāng)然可以對(duì)著示波器的波形一點(diǎn)一點(diǎn)進(jìn)行分析，但是這樣是很低效的，這里我建議使用CAN分析儀進(jìn)行數(shù)據(jù)抓包，下面我們繼續(xù)進(jìn)行介紹。

CAN分析儀

至于數(shù)據(jù)傳輸是否正確，可以使用CAN盒進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)聽(tīng)，下面是我使用的一款CAN分析儀，如圖；

將CAN分析儀的CAN_H和CAN_L分別并聯(lián)到CAN收發(fā)器的CAN_H和CAN_L上，然后打開(kāi)CAN分析儀廠家提供的PC軟件，就可以對(duì)CAN總線的數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)；

1. 將CAN分析儀接入到CAN總線；
2. 將CAN分析儀連接到電腦（這里是USB接口），需要配置相同的波特率；
3. 打開(kāi)CAN分析儀配套的PC軟件，進(jìn)行數(shù)據(jù)的收發(fā)；

2. 進(jìn)行到這里，我在項(xiàng)目中遇到的問(wèn)題是，發(fā)送正常，但是STM32F407無(wú)法接收到連續(xù)的數(shù)據(jù)，可以接收到一次數(shù)據(jù)，后面便無(wú)法再進(jìn)入中斷。這時(shí)候，只能再芯片端進(jìn)行Debug了。

芯片CAN控制器調(diào)試

這里的代碼用的HAL庫(kù)，庫(kù)版本相對(duì)來(lái)說(shuō)比較老，是V1.7.10版本的，如下圖所示；

當(dāng)時(shí)我把項(xiàng)目升級(jí)到最新的HAL庫(kù)，發(fā)現(xiàn)CAN部分的驅(qū)動(dòng)改動(dòng)比較大，另外，下文都是基于V1.7.10版本的HAL庫(kù)。

CAN控制器的初始化代碼如下所示；

voidMX_CAN_Init(void)
{
CAN_FilterConfTypeDefsFilterConfig;

/*CAN單元初始化*/
hCAN.Instance=CANx;/*CAN外設(shè)*/
hCAN.pTxMsg=&TxMessage;
hCAN.pRxMsg=&RxMessage;

hCAN.Init.Prescaler=6;/*BTR-BRP波特率分頻器定義了時(shí)間單元的時(shí)間長(zhǎng)度42/(1+6+7)/6=500Kbps*/
hCAN.Init.Mode=CAN_MODE_NORMAL;/*正常工作模式*/
hCAN.Init.SJW=CAN_SJW_1TQ;/*BTR-SJW重新同步跳躍寬度1個(gè)時(shí)間單元*/
hCAN.Init.BS1=CAN_BS1_6TQ;/*BTR-TS1時(shí)間段1占用了6個(gè)時(shí)間單元*/
hCAN.Init.BS2=CAN_BS2_7TQ;/*BTR-TS1時(shí)間段2占用了7個(gè)時(shí)間單元*/
hCAN.Init.TTCM=DISABLE;/*MCR-TTCM關(guān)閉時(shí)間觸發(fā)通信模式使能*/
hCAN.Init.ABOM=ENABLE;/*MCR-ABOM自動(dòng)離線管理*/
hCAN.Init.AWUM=ENABLE;/*MCR-AWUM使用自動(dòng)喚醒模式*/
hCAN.Init.NART=DISABLE;/*MCR-NART禁止報(bào)文自動(dòng)重傳DISABLE-自動(dòng)重傳*/
hCAN.Init.RFLM=DISABLE;/*MCR-RFLM接收FIFO鎖定模式DISABLE-溢出時(shí)新報(bào)文會(huì)覆蓋原有報(bào)文*/
hCAN.Init.TXFP=DISABLE;/*MCR-TXFP發(fā)送FIFO優(yōu)先級(jí)DISABLE-優(yōu)先級(jí)取決于報(bào)文標(biāo)示符*/
HAL_CAN_Init(&hCAN);

/*CAN過(guò)濾器初始化*/
sFilterConfig.FilterNumber=0;/*過(guò)濾器組0*/
sFilterConfig.FilterMode=CAN_FILTERMODE_IDMASK;/*工作在標(biāo)識(shí)符屏蔽位模式*/
sFilterConfig.FilterScale=CAN_FILTERSCALE_32BIT;/*過(guò)濾器位寬為單個(gè)32位。*/
/*使能報(bào)文標(biāo)示符過(guò)濾器按照標(biāo)示符的內(nèi)容進(jìn)行比對(duì)過(guò)濾，擴(kuò)展ID不是如下的就拋棄掉，是的話，會(huì)存入FIFO0。*/
sFilterConfig.FilterIdHigh=0x0000;//(((uint32_t)0x1314<<3)&0xFFFF0000)>>16;/*要過(guò)濾的ID高位*/
sFilterConfig.FilterIdLow=0x0000;//(((uint32_t)0x1314<<3)|CAN_ID_EXT|CAN_RTR_DATA)&0xFFFF;?/*?要過(guò)濾的ID低位?*/
sFilterConfig.FilterMaskIdHigh=0x0000;/*過(guò)濾器高16位每位必須匹配*/
sFilterConfig.FilterMaskIdLow=0x0000;/*過(guò)濾器低16位每位必須匹配*/
sFilterConfig.FilterFIFOAssignment=0;/*過(guò)濾器被關(guān)聯(lián)到FIFO0*/
sFilterConfig.FilterActivation=ENABLE;/*使能過(guò)濾器*/
sFilterConfig.BankNumber=14;
HAL_CAN_ConfigFilter(&hCAN,&sFilterConfig);

}

根據(jù)注釋，可以大概看懂，另外再簡(jiǎn)單分析一下關(guān)鍵的幾點(diǎn)；

• 波特率設(shè)置為 500Kbps；
• 對(duì)報(bào)文不進(jìn)行過(guò)濾，可以接收任何擴(kuò)展ID的數(shù)據(jù)；

雖然不進(jìn)行任何過(guò)濾，但是還是無(wú)法接收到CAN回傳的數(shù)據(jù)，無(wú)法進(jìn)入的接收中斷；

從STM32F407的編程手冊(cè)里了解到；

不難發(fā)現(xiàn)，CAN1的FIFO0產(chǎn)生接收中斷需要滿足三個(gè)條件中的任意一個(gè)；

• FMPIE0置1 且 FMP0置1；FIFO不為空會(huì)產(chǎn)生中斷
• FFIE0置1 且 FULL置1；FIFO滿，會(huì)產(chǎn)生中斷
• FOVIE0置1 且 FOVR0置1；FIFO溢出，會(huì)產(chǎn)生中斷

手冊(cè)里是這樣描述的，如下圖所示；

使用仿真器對(duì)芯片進(jìn)行調(diào)試，設(shè)置斷點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)FMPIE0被清空了，具體如下圖所示；

FMPIE0這一位是FIFO0中有掛起的消息會(huì)產(chǎn)生中斷的中斷使能標(biāo)志位；

所以到這里，問(wèn)題有點(diǎn)明朗了，為什么無(wú)法進(jìn)入中斷？是中斷使能位被清空了。

那么下面就是檢查代碼，看看是哪里把中斷給disable了。

繼續(xù)調(diào)試，發(fā)現(xiàn)在ESR寄存器中，TEC的值一直增加，然后EWGF被值1了；具體如下所示；

TEC和REC分別是發(fā)送錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器和接收錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器；

如 CAN 協(xié)議所述，錯(cuò)誤管理完全由硬件通過(guò)發(fā)送錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器（ CAN_ESR 寄存器中的 TEC值）和接收錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器（ CAN_ESR 寄存器中的 REC 值）來(lái)處理，這兩個(gè)計(jì)數(shù)器根據(jù)錯(cuò)誤狀況進(jìn)行遞增或遞減。有關(guān) TEC 和 REC 管理的詳細(xì)信息，請(qǐng)參見(jiàn) CAN 標(biāo)準(zhǔn)。兩者均可由軟件讀取，用以確定網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。此外， CAN 硬件還將在 CAN_ESR 寄存器中提供當(dāng)前錯(cuò)誤狀態(tài)的詳細(xì)信息。通過(guò) CAN_IER 寄存器（ ERRIE 位等），軟件可以非常靈活地配置在檢測(cè)到錯(cuò)誤時(shí)生成的中斷。

當(dāng)TEC大于96的時(shí)候，硬件會(huì)將EWGF置1（錯(cuò)誤警告標(biāo)志位）；在代碼中找到了相應(yīng)的宏定義；這下問(wèn)題越來(lái)越清晰了。

全文搜索這個(gè)宏定義，在HAL_CAN_IRQHandler中找到了__HAL_CAN_DISABLE_IT(CAN_IT_FMP0)，關(guān)閉了FIFO0的消息掛起中斷，整體代碼如下；

/**
*@briefHandlesCANinterruptrequest
*@paramhcan:pointertoaCAN_HandleTypeDefstructurethatcontains
*theconfigurationinformationforthespecifiedCAN.
*@retvalNone
*/
voidHAL_CAN_IRQHandler(CAN_HandleTypeDef*hcan)
{
uint32_ttmp1=0U,tmp2=0U,tmp3=0U;
uint32_terrorcode=HAL_CAN_ERROR_NONE;

/*CheckOverrunflagforFIFO0*/
tmp1=__HAL_CAN_GET_FLAG(hcan,CAN_FLAG_FOV0);
tmp2=__HAL_CAN_GET_IT_SOURCE(hcan,CAN_IT_FOV0);
if(tmp1&&tmp2)
{
/*SetCANerrorcodetoFOV0error*/
errorcode|=HAL_CAN_ERROR_FOV0;

/*ClearFIFO0OverrunFlag*/
__HAL_CAN_CLEAR_FLAG(hcan,CAN_FLAG_FOV0);
}
/*CheckOverrunflagforFIFO1*/
tmp1=__HAL_CAN_GET_FLAG(hcan,CAN_FLAG_FOV1);
tmp2=__HAL_CAN_GET_IT_SOURCE(hcan,CAN_IT_FOV1);

if(tmp1&&tmp2)
{
/*SetCANerrorcodetoFOV1error*/
errorcode|=HAL_CAN_ERROR_FOV1;

/*ClearFIFO1OverrunFlag*/
__HAL_CAN_CLEAR_FLAG(hcan,CAN_FLAG_FOV1);
}

/*CheckEndoftransmissionflag*/
if(__HAL_CAN_GET_IT_SOURCE(hcan,CAN_IT_TME))
{
tmp1=__HAL_CAN_TRANSMIT_STATUS(hcan,CAN_TXMAILBOX_0);
tmp2=__HAL_CAN_TRANSMIT_STATUS(hcan,CAN_TXMAILBOX_1);
tmp3=__HAL_CAN_TRANSMIT_STATUS(hcan,CAN_TXMAILBOX_2);
if(tmp1||tmp2||tmp3)
{
tmp1=__HAL_CAN_GET_FLAG(hcan,CAN_FLAG_TXOK0);
tmp2=__HAL_CAN_GET_FLAG(hcan,CAN_FLAG_TXOK1);
tmp3=__HAL_CAN_GET_FLAG(hcan,CAN_FLAG_TXOK2);
/*CheckTransmitsuccess*/
if(tmp1||tmp2||tmp3)
{
/*Calltransmitfunction*/
CAN_Transmit_IT(hcan);
}
else/*Transmitfailure*/
{
/*SetCANerrorcodetoTXFAILerror*/
errorcode|=HAL_CAN_ERROR_TXFAIL;
}

/*Cleartransmissionstatusflags(RQCPxandTXOKx)*/
SET_BIT(hcan->Instance->TSR,CAN_TSR_RQCP0|CAN_TSR_RQCP1|CAN_TSR_RQCP2|
CAN_FLAG_TXOK0|CAN_FLAG_TXOK1|CAN_FLAG_TXOK2);
}
}

tmp1=__HAL_CAN_MSG_PENDING(hcan,CAN_FIFO0);
tmp2=__HAL_CAN_GET_IT_SOURCE(hcan,CAN_IT_FMP0);
/*CheckEndofreceptionflagforFIFO0*/
if((tmp1!=0U)&&tmp2)
{
/*Callreceivefunction*/
CAN_Receive_IT(hcan,CAN_FIFO0);
}

tmp1=__HAL_CAN_MSG_PENDING(hcan,CAN_FIFO1);
tmp2=__HAL_CAN_GET_IT_SOURCE(hcan,CAN_IT_FMP1);
/*CheckEndofreceptionflagforFIFO1*/
if((tmp1!=0U)&&tmp2)
{
/*Callreceivefunction*/
CAN_Receive_IT(hcan,CAN_FIFO1);
}

/*Seterrorcodeinhandle*/
hcan->ErrorCode|=errorcode;

tmp1=__HAL_CAN_GET_FLAG(hcan,CAN_FLAG_EWG);
tmp2=__HAL_CAN_GET_IT_SOURCE(hcan,CAN_IT_EWG);
tmp3=__HAL_CAN_GET_IT_SOURCE(hcan,CAN_IT_ERR);
/*CheckErrorWarningFlag*/
if(tmp1&&tmp2&&tmp3)
{
/*SetCANerrorcodetoEWGerror*/
hcan->ErrorCode|=HAL_CAN_ERROR_EWG;
}

tmp1=__HAL_CAN_GET_FLAG(hcan,CAN_FLAG_EPV);
tmp2=__HAL_CAN_GET_IT_SOURCE(hcan,CAN_IT_EPV);
tmp3=__HAL_CAN_GET_IT_SOURCE(hcan,CAN_IT_ERR);
/*CheckErrorPassiveFlag*/
if(tmp1&&tmp2&&tmp3)
{
/*SetCANerrorcodetoEPVerror*/
hcan->ErrorCode|=HAL_CAN_ERROR_EPV;
}

tmp1=__HAL_CAN_GET_FLAG(hcan,CAN_FLAG_BOF);
tmp2=__HAL_CAN_GET_IT_SOURCE(hcan,CAN_IT_BOF);
tmp3=__HAL_CAN_GET_IT_SOURCE(hcan,CAN_IT_ERR);
/*CheckBus-OffFlag*/
if(tmp1&&tmp2&&tmp3)
{
/*SetCANerrorcodetoBOFerror*/
hcan->ErrorCode|=HAL_CAN_ERROR_BOF;
}

tmp1=HAL_IS_BIT_CLR(hcan->Instance->ESR,CAN_ESR_LEC);
tmp2=__HAL_CAN_GET_IT_SOURCE(hcan,CAN_IT_LEC);
tmp3=__HAL_CAN_GET_IT_SOURCE(hcan,CAN_IT_ERR);
/*CheckLasterrorcodeFlag*/
if((!tmp1)&&tmp2&&tmp3)
{
tmp1=(hcan->Instance->ESR)&CAN_ESR_LEC;
switch(tmp1)
{
case(CAN_ESR_LEC_0):
/*SetCANerrorcodetoSTFerror*/
hcan->ErrorCode|=HAL_CAN_ERROR_STF;
break;
case(CAN_ESR_LEC_1):
/*SetCANerrorcodetoFORerror*/
hcan->ErrorCode|=HAL_CAN_ERROR_FOR;
break;
case(CAN_ESR_LEC_1|CAN_ESR_LEC_0):
/*SetCANerrorcodetoACKerror*/
hcan->ErrorCode|=HAL_CAN_ERROR_ACK;
break;
case(CAN_ESR_LEC_2):
/*SetCANerrorcodetoBRerror*/
hcan->ErrorCode|=HAL_CAN_ERROR_BR;
break;
case(CAN_ESR_LEC_2|CAN_ESR_LEC_0):
/*SetCANerrorcodetoBDerror*/
hcan->ErrorCode|=HAL_CAN_ERROR_BD;
break;
case(CAN_ESR_LEC_2|CAN_ESR_LEC_1):
/*SetCANerrorcodetoCRCerror*/
hcan->ErrorCode|=HAL_CAN_ERROR_CRC;
break;
default:
break;
}

/*ClearLasterrorcodeFlag*/
hcan->Instance->ESR&=~(CAN_ESR_LEC);
}

/*CalltheErrorcallBackincaseofErrors*/
if(hcan->ErrorCode!=HAL_CAN_ERROR_NONE)
{
/*ClearERRIFlag*/
hcan->Instance->MSR=CAN_MSR_ERRI;
/*SettheCANstatereadytobeabletostartagaintheprocess*/
hcan->State=HAL_CAN_STATE_READY;

/*Disableinterrupts:*/
/*-DisableErrorwarningInterrupt*/
/*-DisableErrorpassiveInterrupt*/
/*-DisableBus-offInterrupt*/
/*-DisableLasterrorcodeInterrupt*/
/*-DisableErrorInterrupt*/
/*-DisableFIFO0messagependingInterrupt*/
/*-DisableFIFO0OverrunInterrupt*/
/*-DisableFIFO1messagependingInterrupt*/
/*-DisableFIFO1OverrunInterrupt*/
/*-DisableTransmitmailboxemptyInterrupt*/
__HAL_CAN_DISABLE_IT(hcan,CAN_IT_EWG|
CAN_IT_EPV|
CAN_IT_BOF|
CAN_IT_LEC|
CAN_IT_ERR|
CAN_IT_FMP0|
CAN_IT_FOV0|
CAN_IT_FMP1|
CAN_IT_FOV1|
CAN_IT_TME);

/*CallErrorcallbackfunction*/
HAL_CAN_ErrorCallback(hcan);
}
}

最后，找到無(wú)法進(jìn)入接收中斷的原因，是CAN總線出現(xiàn)發(fā)送錯(cuò)誤的情況，從而觸發(fā)了錯(cuò)誤警告標(biāo)志位EWGF，進(jìn)而將關(guān)閉了消息掛起中斷。

總結(jié)

本文簡(jiǎn)單介紹了在STM32F407上的CAN總線調(diào)試過(guò)程，項(xiàng)目中難免會(huì)遇到各種問(wèn)題，解決之后，大家要及時(shí)做好總結(jié)和復(fù)盤(pán)，技術(shù)在于積累和沉淀，相互學(xué)習(xí)，共同進(jìn)步。