STM32H7的CAN FD教程笔记

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CAN FD（CAN with flexible data-rate）是CAN2.0协议的扩展，CAN-FD由博世开发，并由 ISO 11898-1:2015标准化。

目录

一、CAN FD协议介绍

二、CAN-FD相比CAN2.0的提升

三、CAN FD协议介绍

四、RAM管理

五、RAM过滤区

六、接收区

七、发送区

八、测试模式

九、FDCAN时钟校准

十、FDCAN相比标准bxCAN的提升
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一、CAN FD协议介绍
1、CAN-FD特性

（1）兼容经典CAN，可以遵循ISO 11898-1做数据收发。
（2）提升错误检测，支持高达CRC 21位的校验和。
（3）消息优先级。
（4）保证延迟时间。
（5）配置灵活性。
（6）具有时间同步的组播接收。
（7）系统范围内的数据一致性，每条消息最多64个字节。
（8）多主机。
（9）错误检测和信号。
（10）区分节点的临时错误和永久性故障以及自动关闭缺陷节点。

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2、CAN-FD格式：

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第一个仲裁阶段（The first arbitration phase）是一条消息，其中包含：
（1）帧开始（SOF）。
（2）ID号和其他位，指示消息的目的（提供或请求数据），以及速度和格式配置（CAN或CAN-FD）。

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数据传输阶段（The data transmission phase）包括：
（1）数据长度代码（DLC），指示消息包含多少数据字节。
（2）用户希望发送的数据。
（3）检查循环冗余序列（CRC）。
（4）显性位。

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第二个仲裁阶段（The second arbitration phase）包含：
（1）总线上其他节点发送的确认（ACK）的接收器（如果至少有一个接收器成功收到消息）
（2）帧尾（EOF），在IFS期间不传输任何消息：目标是将当前帧与下一帧分开。

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注意：对于29bit标识符帧，当添加18bit标识到第1个仲裁阶段的IDE bit之后与标准CAN FD是类似的。

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二、CAN-FD相比CAN2.0的提升
CAN-FD的开发可以满足需要更高带宽的通信网络需求。每帧最多具有64个字节的CAN-FD以及将比特率提高到最大的可能性，使数据阶段要快8倍，在第二个仲裁阶段要恢复到正常的比特率。通过以下方式确保数据传输的完整性：

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（1）17级多项式对最大16字节的有效载荷进行CRC。

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（2）21级多项式对16到64字节之间的有效载荷进行校验。

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标准帧和CAN FD的区别：

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标识符后，CAN 2.0和CAN-FD具有不同的作用：
（1）CAN 2.0发送RTR位以精确确定帧类型：数据帧（RTR为主要）或远程帧（RTR）是隐性的）。
（2）由于CAN-FD仅支持数据帧，因此始终发送占优势的RRS（保留）。

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IDE位保持在相同位置，并以相同的动作来区分基本格式（11位标识符）。请注意，在扩展格式的情况下，IDE位以显性或隐性方式传输（29位标识符）。

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与CAN 2.0相比，在CAN-FD帧中，在控制字段中添加了三个新位：
（1）扩展数据长度（EDL）位：隐性表示帧为CAN-FD，否则该位为显性（称为R0）在CAN 2.0帧中。
（2）比特率切换（BRS）：指示是否启用两个比特率（例如，当数据阶段位以不同的比特率传输到仲裁阶段）。
（3）错误状态指示器（ESI）：指示节点处于错误活动模式还是错误被动模式。

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控制字段的最后一部分是数据长度代码（DLC），它具有相同的位置和相同的长度（4位），用于CAN 2.0和CAN-FD。 DLC功能在CAN-FD和CAN 2.0中相同，但CAN-FD有很小变化（下表中的详细信息）。 CAN-FD扩展帧允许单个消息中发送64个数据字节，而CAN 2.0有效负载数据最多可以发送8个字节。

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通过增加有效载荷数据的数据字段来改善网络带宽，因为需要更少的包处理。同时，通过为CRC添加更多位来增强消息完整性：
（1）如果有效载荷数据最多为16个字节，则CRC以17位编码。
（2）如果有效载荷数据大于20（16）个字节，则CRC以21位编码。

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三、CAN FD协议介绍
STM32H7的CAN FD符合ISO 11898-12015标准。

STM32器件上的FDCAN的功能如下所示：
（1）符合CAN协议2.0版A，B和ISO 11898-1：2015，-4。
（2）可访问的10 KB RAM内存，最多可分配2560个字。
（3）改进了接收过滤。
（4）两个可配置的接收FIFO。
（5）多达64个专用接收缓冲区。
（6）接收高优先级消息时的单独信令。
（7）多达32个专用发送缓冲区。
（8）可配置的发送FIFO和发送队列。
（9）可配置的发送事件FIFO。
（10）时钟校准单元。
（11）收发器延迟补偿。

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下图说明了FDCAN框图。