STM32G431 MCU使用示例：基于CAN通信的温度监控系统
在现代嵌入式系统中，STM32系列微控制器（MCU）以其强大的性能和丰富的外设支持成为了很多开发者的首选。STM32G431是ST公司推出的基于Arm Cortex-M4核心的MCU，具备高速性能和丰富的外围接口，尤其在CAN（Controller Area Network）总线应用中具有优势。本文将通过一个基于STM32G431的温度监控系统示例，来展示如何利用STM32G431的CAN接口进行多控制器通信，并实现温度数据的实时采集与传输。系统概述在本示例中，我们将设计一个简单的温度监控系统。该系统包含一个PC端主机和多个STM32G431 MCU作为从设备。每个从设备都会通过CAN总线定期向主机报告其所在位置的温度数据。通过这种方式，主机能够收集所有从设备的数据，并进行集中处理。
主要硬件配置
[*]主机：PC，负责接收来自各个STM32G431从设备的温度数据。
[*]从设备：多个STM32G431微控制器，每个控制器都连接一个温度传感器（如DS18B20）。
[*]通信接口：CAN总线，用于主机和各个从设备之间的数据传输。
开发环境
[*]硬件平台：STM32G431开发板
[*]软件工具：STM32CubeIDE，STM32CubeMX，Keil uVision（可选）
[*]编程语言：C语言
[*]温度传感器：DS18B20（数字温度传感器）
代码实现1. STM32G431 MCU的初始化首先，使用STM32CubeMX配置STM32G431的基本外设。启用CAN接口并配置为标准模式。对于温度传感器的读取，可以通过I/O端口进行控制，或使用一个适当的库来读取DS18B20的数据。
以下是STM32G431主机和从机的基本初始化代码：
#include "stm32g4xx_hal.h"
#include "cmsis_os.h"
#include "can.h"
#include "ds18b20.h"
CAN_HandleTypeDef hcan1;
UART_HandleTypeDef huart2;
DS18B20_HandleTypeDef htemp_sensor;
void SystemClock_Config(void);
static void MX_GPIO_Init(void);
static void MX_CAN1_Init(void);
static void MX_USART2_UART_Init(void);
static void MX_DS18B20_Init(void);
void CAN_Transmit(uint8_t* data, uint8_t len);
void CAN_Receive(uint8_t* buffer, uint8_t len);
int main(void)
{
HAL_Init();
SystemClock_Config();
MX_GPIO_Init();
MX_CAN1_Init();
MX_USART2_UART_Init();
MX_DS18B20_Init();
uint8_t temp_data;// Temperature data buffer
while (1)
{
// Read temperature from DS18B20
float temperature = DS18B20_ReadTemperature(&htemp_sensor);
// Convert temperature to byte data
temp_data = (uint8_t)(temperature);// Temperature low byte
temp_data = (uint8_t)(temperature >> 8);// Temperature high byte
// Transmit temperature data over CAN
CAN_Transmit(temp_data, sizeof(temp_data));
HAL_Delay(1000);// Delay for 1 second
}
}
static void MX_CAN1_Init(void)
{
hcan1.Instance = CAN1;
hcan1.Init.Prescaler = 16;
hcan1.Init.Mode = CAN_MODE_NORMAL;
hcan1.Init.SyncJumpWidth = CAN_SJW_1TQ;
hcan1.Init.TimeSeg1 = CAN_BS1_8TQ;
hcan1.Init.TimeSeg2 = CAN_BS2_3TQ;
hcan1.Init.AutoBusOff = CAN_AUTOBUSOFF_DISABLE;
hcan1.Init.AutoWakeUp = CAN_AUTOWAKEUP_DISABLE;
hcan1.Init.TransmitFifoPriority = CAN_TXFIFO_PRIORITY_HIGH;
if (HAL_CAN_Init(&hcan1) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
}
static void MX_DS18B20_Init(void)
{
DS18B20_Init(&htemp_sensor, GPIOB, GPIO_PIN_0);
}
void CAN_Transmit(uint8_t* data, uint8_t len)
{
CAN_TxHeaderTypeDef TxHeader;
uint32_t TxMailbox;
TxHeader.StdId = 0x321;
TxHeader.ExtId = 0x01;
TxHeader.RTR = CAN_RTR_DATA;
TxHeader.IDE = CAN_ID_STD;
TxHeader.DLC = len;
TxHeader.TransmitGlobalTime = DISABLE;
if (HAL_CAN_AddTxMessage(&hcan1, &TxHeader, data, &TxMailbox) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
}
void CAN_Receive(uint8_t* buffer, uint8_t len)
{
CAN_RxHeaderTypeDef RxHeader;
if (HAL_CAN_GetRxMessage(&hcan1, CAN_RX_FIFO0, &RxHeader, buffer) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
}
2. PC端接收数据在PC端，您可以使用CAN总线的USB转接模块与PC进行通信，并使用相应的CAN驱动程序读取来自STM32G431从设备的数据。这里展示的是如何在PC端使用Python通过CAN接口接收数据：
import can
import time
def receive_can_data(channel):
bus = can.interface.Bus(channel=channel, bustype='socketcan')
while True:
message = bus.recv()
print(f"ID: {message.arbitration_id}, Data: {message.data.hex()}")
time.sleep(1)
if __name__ == '__main__':
receive_can_data('can0')# 根据实际的CAN接口名称选择
系统测试与验证完成上述代码编写后，您可以进行系统测试。确保温度传感器正确连接，并且所有STM32G431控制器通过CAN总线与PC进行通信。PC端应该能够接收到每个控制器发送的温度数据并实时显示。
总结本文介绍了如何使用STM32G431微控制器，通过CAN总线实现温度监控系统的设计。STM32G431具备丰富的外设接口，适用于各种通信协议，尤其是CAN总线应用。通过实际代码的示例，我们展示了如何在嵌入式开发中实现温度数据的采集、处理和传输。
这个项目看起来不错，CAN总线真的很适合多设备通信，STM32G431性价比也高！ 这篇文章对我很有帮助，能否再详细说明一下DS18B20的驱动部分？ 代码写得很清晰，感谢分享！我在用STM32F4的开发板，改一下应该就能用吧。 使用CAN总线感觉很靠谱，特别是处理多个设备时，稳定性强。 这类项目我也做过，CAN总线确实是工业自动化中常用的技术。 请问PC端如何通过CAN设备接收数据？有更多资料可以推荐吗？ 看了你的代码，觉得DS18B20的部分可以优化，是否考虑过多线程来做？ 这个项目的应用场景很广泛，可以做为温湿度监控系统的一部分，真不错。 STM32G431这个芯片真的是不错，CAN通信的性能很好，集成度高。 感谢分享，学习一下 推荐 用我们的CANWeb 现场总线，改几个函数几 可以了接口也比较标准，还是 开源的
这 是我们 在电厂的 应用
下图为浙能1个大型电厂的温度采集系统，分2路CANWeb总线，每路带62个8路热电偶IO模块，共992个温度采集点,CAN总线冗余，网关模块冗余，通过2路冗余Profibus DP送电厂国电智深DCS（每路DP总线有10个DP从站地址，但只使用2个DP接口），数据刷新周期小于500毫秒。
开源冗余CANWeb现场总线详细介绍
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