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日志

STM8的can现场总线实验心得(转)

已有 557 次阅读2010-9-6 07:53 |系统分类:通信网络




 


原来can总线有以下特点


主要特点


z 支持CAN协议2.0A2.0B主动模式


z 波特率最高可达1兆位/


z 支持时间触发通信功能


发送


z 3个发送邮箱


z 发送报文的优先级特性可软件配置


z 记录发送SOF时刻的时间戳


接收


z 3级深度的2个接收FIFO


z 14个位宽可变的过滤器组-由整个CAN共享


z 标识符列表


z FIFO溢出处理方式可配置


z 记录接收SOF时刻的时间戳


可支持时间触发通信模式


z 禁止自动重传模式


z 16位自由运行定时器


z 定时器分辨率可配置


z 可在最后2个数据字节发送时间戳


管理


z 中断可屏蔽


z 邮箱占用单独1块地址空间,便于提高软件效率


 


 


看完这些特点后,疑问一个一个地出现,


1.       什么是时间触发功能?


2.       发送邮箱是什么来的?


3.       报文是什么来的?


4.       什么叫时间戳?


5.       什么叫接收FIFO


6.       什么叫过滤器?


好了,带着疑问往下看,看完一遍后,


报文:


报文包含了将要发送的完整的数据信息


发送邮箱:


共有3个发送邮箱供软件来发送报文。发送调度器根据优先级决定哪个邮箱的报文先被发送。


接收过滤器:


共有14个位宽可变/可配置的标识符过滤器组,软件通过对它们编程,从而在引脚收到的报文中选择它需要的报文,而把其它报文丢弃掉。


 


接收FIFO


共有2个接收FIFO,每个FIFO都可以存放3个完整的报文。它们完全由硬件来管理


 


工作模式


bxCAN3个主要的工作模式:初始化、正常和睡眠模式。


 


初始化模式


*软件通过对CAN_MCR寄存器的INRQ位置1,来请求bxCAN进入初始化模式,然后等待硬件对CAN_MSR寄存器的INAK位置1来进行确认


*软件通过对CAN_MCR寄存器的INRQ位清0,来请求bxCAN退出初始化模式,当硬件对


CAN_MSR寄存器的INAK位清0就确认了初始化模式的退出。


*bxCAN处于初始化模式时,报文的接收和发送都被禁止,并且CANTX引脚输出隐性位(高电平)


正常模式


在初始化完成后,软件应该让硬件进入正常模式,以便正常接收和发送报文。软件可以通过


CAN_MCR寄存器的INRQ位清0,来请求从初始化模式进入正常模式,然后要等待硬件对


CAN_MSR寄存器的INAK位置1的确认。在跟CAN总线取得同步,即在CANRX引脚上监测到11个连续的隐性位(等效于总线空闲)后,bxCAN才能正常接收和发送报文。


过滤器初值的设置不需要在初始化模式下进行,但必须在它处在非激活状态下完成(相应的FACT位为0)。而过滤器的位宽和模式的设置,则必须在初始化模式下,进入正常模式前完成。


睡眠模式(低功耗)


*软件通过对CAN_MCR寄存器的SLEEP位置1,来请求进入这一模式。在该模式下,bxCAN的时钟停止了,但软件仍然可以访问邮箱寄存器。


*bxCAN处于睡眠模式,软件想通过对CAN_MCR寄存器的INRQ位置1,来进入初始化式,


那么软件必须同时对SLEEP位清0才行


*2种方式可以唤醒(退出睡眠模式)bxCAN:通过软件对SLEEP位清0,或硬件检测CAN


总线的活动。


 


工作流程


那么究竟can是怎样发送报文的呢?


发送报文的流程为:


应用程序选择1个空发送邮箱;设置标识符,数据长度和待发送数据;


然后CAN_TIxR寄存器的TXRQ位置1,来请求发送TXRQ位置1后,邮箱就不再是空邮箱;而一旦邮箱不再为空,软件对邮箱寄存器就不再有写的权限。TXRQ位置1后,邮箱马上进入挂号状态,并等待成为最高优先级的邮箱,参见发送优先级。一旦邮箱成为最高优先级的邮箱,其状态就变为预定发送状态。一旦CAN总线进入空闲状态,预定发送邮箱中的报文就马上被发送(进入发送状态)。一旦邮箱中的报文被成功发送后,它马上变为空邮箱;硬件相应地对CAN_TSR寄存器的RQCPTXOK位置1,来表明一次成功发送。


 


如果发送失败,由于仲裁引起的就对CAN_TSR寄存器的ALST位置1,由于发送错误引起的


就对TERR位置1


 


原来发送的优先级可以由标识符和发送请求次序决定:


由标识符决定


当有超过1个发送邮箱在挂号时,发送顺序由邮箱中报文的标识符决定。根据CAN协议,标


识符数值最低的报文具有最高的优先级。如果标识符的值相等,那么邮箱号小的报文先被发


送。


由发送请求次序决定


通过对CAN_MCR寄存器的TXFP位置1,可以把发送邮箱配置为发送FIFO。在该模式下,发送的优先级由发送请求次序决定。


该模式对分段发送很有用。


 


时间触发通信模式


在该模式下,CAN硬件的内部定时器被激活,并且被用于产生时间戳,分别存储在


CAN_RDTxR/CAN_TDTxR寄存器中。内部定时器在接收和发送的帧起始位的采样点位置被采样,并生成


 


 


接着又是怎样接收报文的呢?


接收管理


接收到的报文,被存储在3级邮箱深度的FIFO中。FIFO完全由硬件来管理,从而节省了CPU


的处理负荷,简化了软件并保证了数据的一致性。应用程序只能通过读取FIFO输出邮箱,来读取FIFO最先收到的报文。


 


有效报文


根据CAN协议,当报文被正确接收(直到EOF域的最后1位都没有错误),且通过了标识符


过滤,那么该报文被认为是有效报文。


 


接收相关的中断条件


* 一旦往FIFO存入1个报文,硬件就会更新FMP[1:0]位,并且如果CAN_IER寄存器的FMPIE位为1,那么就会产生一个中断请求。


* FIFO变满时(即第3个报文被存入),CAN_RFxR寄存器的FULL位就被置1,并且如果CAN_IER寄存器的FFIE位为1,那么就会产生一个满中断请求。


* 在溢出的情况下,FOVR位被置1,并且如果CAN_IER寄存器的FOVIE位为1,那么就会产生一个溢出中断请求


 


 


标识符过滤


CAN协议里,报文的标识符不代表节点的地址,而是跟报文的内容相关的。因此,节点在接收报文时-根据标识符的值-决定软件是否需要该报文;如果需要,就拷贝到SRAM里;如果不需要,报文就被丢弃且无需软件的干预。


为满足这一需求,bxCAN为应用程序提供了14个位宽可变的、可配置的过滤器组(13~0),


以便只接收那些软件需要的报文。硬件过滤的做法节省了CPU开销,否则就必须由软件过滤从而占用一定的CPU开销。每个过滤器组x232位寄存器,CAN_FxR0CAN_FxR1组成。


 


 


过滤器的模式的设置


通过设置CAN_FM0RFBMx位,可以配置过滤器组为标识符列表模式或屏蔽位模式。


为了过滤出一组标识符,应该设置过滤器组工作在屏蔽位模式。


为了过滤出一个标识符,应该设置过滤器组工作在标识符列表模式。


应用程序不用的过滤器组,应该保持在禁用状态。


 


过滤器优先级规则


z 位宽为32位的过滤器,优先级高于位宽为16位的过滤器


z 对于位宽相同的过滤器,标识符列表模式的优先级高于屏蔽位模式


z 位宽和模式都相同的过滤器,优先级由过滤器号决定,过滤器号小的优先级高


 


128 过滤器机制的例子



 


上面的例子说明了bxCAN的过滤器规则:在接收一个报文时,其标识符首先与配置在标识符


列表模式下的过滤器相比较;如果匹配上,报文就被存放到相关联的FIFO中,并且所匹配的


过滤器的序号被存入过滤器匹配序号中。如同例子中所显示,报文标识符跟#4标识符匹配,


因此报文内容和FMI4被存入FIFO


如果没有匹配,报文标识符接着与配置在屏蔽位模式下的过滤器进行比较。


如果报文标识符没有跟过滤器中的任何标识符相匹配,那么硬件就丢弃该报文,且不会对软


件有任何打扰。


 


接收邮箱FIFO


在接收到一个报文后,软件就可以访问接收FIFO的输出邮箱来读取它。一旦软件处理了报文(如把它读出来),软件就应该对CAN_RFxR寄存器的RFOM位进行置1,来释放该报文,


以便为后面收到的报文留出存储空间。


 


 


中断


bxCAN占用4个专用的中断向量。通过设置CAN中断允许寄存器(CAN_IER),每个中断源都


可以单独允许和禁用。


 


z 发送中断可由下列事件产生:


 发送邮箱0变为空,CAN_TSR寄存器的RQCP0位被置1


 发送邮箱1变为空,CAN_TSR寄存器的RQCP1位被置1


 发送邮箱2变为空,CAN_TSR寄存器的RQCP2位被置1


z FIFO0中断可由下列事件产生:


 FIFO0接收到一个新报文,CAN_RF0R寄存器的FMP0位不再是‘00’。


 FIFO0变为满的情况,CAN_RF0R寄存器的FULL0位被置1


 FIFO0发生溢出的情况,CAN_RF0R寄存器的FOVR0位被置1


z FIFO1中断可由下列事件产生:


 FIFO1接收到一个新报文,CAN_RF1R寄存器的FMP1位不再是‘00’。


 FIFO1变为满的情况,CAN_RF1R寄存器的FULL1位被置1


 FIFO1发生溢出的情况,CAN_RF1R寄存器的FOVR1位被置1


z 错误和状态变化中断可由下列事件产生:


 出错情况,关于出错情况的详细信息请参考CAN错误状态寄存器(CAN_ESR)


 唤醒情况,在CAN接收引脚上监视到帧起始位(SOF)


 CAN进入睡眠模式。


 


工作流程大概就是这个样子,接着就是一大堆烦人的can寄存器,看了一遍总算有了大概的了解,况且这么多的寄存器要一下子把他们都记住是不可能的。根据以往的经验,只要用多几次,对寄存器的功能就能记住。


 


好了,到读具体实验程序的时候了,这时候当然要打开“STM32库函数”的资料


因为它里面有STM32打包好的库函数的解释,对读程序很有帮组。


 


下面是主程序:


int main(void)


{


//  int press_count = 0;


    char data = '0';


    int sent = FALSE;


 


#ifdef DEBUG


  debug();


#endif


 


  /* System Clocks Configuration */


  RCC_Configuration();


 


  /* NVIC Configuration */


  NVIC_Configuration();


 


  /* GPIO ports pins Configuration */


  GPIO_Configuration();


 


  USART_Configuration();


 


  CAN_Configuration();


 


  Serial_PutString("\r\n伟研科技 http://www.gzweiyan.com\r\n");


  Serial_PutString("CAN test\r\n");


 


  while(1){


    if(GPIO_Keypress(GPIO_KEY, BUT_RIGHT)){


      GPIO_SetBits(GPIO_LED, GPIO_LD1);   //检测到按键按下


 


      if(sent == TRUE)


        continue;


      sent = TRUE;


      data++;


      if(data > 'z')


        data = '0';


      CAN_TxData(data);


    }


    else{  //按键放开


      GPIO_ResetBits(GPIO_LED, GPIO_LD1); 


      sent = FALSE;


    }


  }


}


 


前面的RCCNVICGPIOUSART配置和之前的实验大同小异,关键是分析CAN


_Configuration()


函数如下:


void CAN_Configuration(void)//CAN配置函数


{


  CAN_InitTypeDef        CAN_InitStructure;


  CAN_FilterInitTypeDef  CAN_FilterInitStructure;


 


  /* CAN register init */


  CAN_DeInit();


//  CAN_StructInit(&CAN_InitStructure);


 


  /* CAN cell init */


  CAN_InitStructure.CAN_TTCM=DISABLE;//禁止时间触发通信模式


  CAN_InitStructure.CAN_ABOM=DISABLE;//,软件对CAN_MCR寄存器的INRQ位进行置1随后清0后,一旦硬件检测


                                     //12811位连续的隐性位,就退出离线状态。


 


  CAN_InitStructure.CAN_AWUM=DISABLE;//睡眠模式通过清除CAN_MCR寄存器的SLEEP位,由软件唤醒


 


  CAN_InitStructure.CAN_NART=ENABLE;//DISABLE;CAN报文只被发送1次,不管发送的结果如何(成功、出错或仲裁丢失)


 


  CAN_InitStructure.CAN_RFLM=DISABLE;//在接收溢出时FIFO未被锁定,当接收FIFO的报文未被读出,下一个收到的报文会覆盖原有


                                                            //的报文


 


  CAN_InitStructure.CAN_TXFP=DISABLE;//发送FIFO优先级由报文的标识符来决定


//  CAN_InitStructure.CAN_Mode=CAN_Mode_LoopBack;


  CAN_InitStructure.CAN_Mode=CAN_Mode_Normal; //CAN硬件工作在正常模式


  CAN_InitStructure.CAN_SJW=CAN_SJW_1tq;//重新同步跳跃宽度1个时间单位


  CAN_InitStructure.CAN_BS1=CAN_BS1_8tq;//时间段18个时间单位


  CAN_InitStructure.CAN_BS2=CAN_BS2_7tq;//时间段27个时间单位


  CAN_InitStructure.CAN_Prescaler = 9; //(pclk1/((1+8+7)*9)) = 36Mhz/16/9 = 250Kbits设定了一个时间单位的长度9


  CAN_Init(&CAN_InitStructure);


 


  /* CAN filter init 过滤器初始化*/


  CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterNumber=0;//指定了待初始化的过滤器0


  CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMode=CAN_FilterMode_IdMask;//指定了过滤器将被初始化到的模式为标识符屏蔽位模式


 


  CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterScale=CAN_FilterScale_32bit;//给出了过滤器位宽132位过滤器


 


  CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdHigh=0x0000;//用来设定过滤器标识符(32位位宽时为其高段位,16位位宽时为第一个)


 


  CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdLow=0x0000;//用来设定过滤器标识符(32位位宽时为其低段位,16位位宽时为第二个


 


  CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdHigh=0x0000;//用来设定过滤器屏蔽标识符或者过滤器标识符(32位位宽时为其高段位,16位位宽时为第一个


 


  CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdLow=0x0000;//用来设定过滤器屏蔽标识符或者过滤器标识符(32位位宽时为其低段位,16位位宽时为第二个


 


  CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterFIFOAssignment=CAN_FIFO0;//设定了指向过滤器的FIFO0


 


  CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterActivation=ENABLE;//使能过滤器


  CAN_FilterInit(&CAN_FilterInitStructure);


 


  /* CAN FIFO0 message pending interrupt enable */


  CAN_ITConfig(CAN_IT_FMP0, ENABLE);//使能指定的CAN中断


}


 


 


 


 


 


 


再看看发送程序:


TestStatus CAN_TxData(char data)


{


  CanTxMsg TxMessage;


 


  u32 i = 0;


  u8 TransmitMailbox = 0;


/*


  u32 dataLen;


  dataLen = strlen(data);


  if(dataLen > 8)


    dataLen = 8;


    */


  /* transmit 1 message生成一个信息 */


  TxMessage.StdId=0x00;// 设定标准标识符


  TxMessage.ExtId=0x1234;// 设定扩展标识符


  TxMessage.IDE=CAN_ID_EXT;// 设定消息标识符的类型


  TxMessage.RTR=CAN_RTR_DATA;// 设定待传输消息的帧类型


/*  TxMessage.DLC= dataLen;


    for(i=0;i<dataLen;i++)


        TxMessage.Data = data;


*/ 


  TxMessage.DLC= 1; //设定待传输消息的帧长度


  TxMessage.Data[0] = data;// 包含了待传输数据


 


 


  TransmitMailbox = CAN_Transmit(&TxMessage);//开始一个消息的传输


 


  i = 0;


  while((CAN_TransmitStatus(TransmitMailbox) != //通过检查CANTXOK位来确认发送是否成功


  {


    i++;


  }


 


 


 


  return (TestStatus)ret;


}


 


 


CAN_Transmit()函数的操作包括:


1.     [选择一个空的发送邮箱]


2.     [设置Id]*


3.     [设置DLC待传输消息的帧长度]


4.     [请求发送]


请求发送语句:


CAN->sTxMailBox[TransmitMailbox].TIR |= TMIDxR_TXRQ;//CAN_TIxR寄存器的TXRQ位置1,来请求发送


 


 


 


 


发送方面搞定了,但接收方面呢?好像在主程序里看不到有接收的语句。立刻向师兄求救。


原来是用来中断方式来接收数据,原来它和串口一样可以有两种方式接收数据,一种是中断方式一种是轮询方式,若采用轮询方式则要调用主函数的CAN_Polling(void)函数若采用中断方式则有中断函数CAN_Interrupt(void)处理


 


接着又遇到一个问题,为什么中断函数CAN_Interrupt(void)的最后要关中断呢?


因为一旦往FIFO存入1个报文,硬件就会更新FMP[1:0]位,并且如果CAN_IER寄存器的FMPIE位为1,那么就会产生一个中断请求。所以中断函数执行完后就要清除FMPIE标志位。这时我才回想起来,原来我对CAN的理解还不够,对程序设计的初衷不够明确,于是我重新看了一遍CAN的工作原理,这时后我发现比以前容易理解了,可能是因为看了程序以后知道了大概的流程,然后看资料就有了针对性。


 


发送者以广播的形式把报文发送给所有的接收者(注:不是一对一通信,而是多机通信)节点在接收报文时-根据标识符的值-决定软件是否需要该报文;如果需要,就拷贝到SRAM里;如果不需要,报文就被丢弃且无需软件的干预。一旦往FIFO存入1个报文,硬件就会更新FMP[1:0]位,并且如果CAN_IER寄存器的FMPIE位为1,那么就会产生一个中断请求。所以中断函数执行完后就要清除FMPIE标志位


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