STM32 基础篇——CAN

发表于 2018-3-14 17:34

实验目标
1. 了解 CAN 通信原理
2. 学会操作 STM32 的 CAN 模块

发表于 2018-3-14 17:35

CAN 简介
CAN 是一种 ISO 国际标准化的串行通信协议，是 1986 年德国电气商博世公
司开发出面向汽车开发出来的，此后，CAN 通过 ISO11898 及 ISO11519 进行
了标准化，现在在欧洲已是汽车网络的标准协议。现在，CAN 的高性能和可
靠性已被认同，并被广泛地应用于工业自动化、船舶、医疗设备、工业设备等方
面。

发表于 2018-3-14 17:35

CAN 传输数据只需要两根线就可以了。CAN 控制器根据两根线上的电位差
来判断总线电平。总线电平分为显性电平和隐性电平，二者必居其一。发送方通
过使总线电平发生变化，将消息发送给接收方。

发表于 2018-3-14 18:01

1.多主控制。
也就是在总线空闲的时候，所有的单元都可以发送消息，而两个或
者两个以上的单元同时发送消息的时候呢，它是根据标示符（也就是 ID）
来决定优先级的。所以这里的 ID 并不是地址，而是表示访问总线的消息
的优先级。

发表于 2018-3-14 19:37

系统的柔软性
与总线相连的单元没有类似于“地址”的信息。因此在总线上增加
单元时，连接在总线上的其它单元的软硬件及应用层都不需要改变。不
像 I2C 总线上面每个单元都有自己的地址。

发表于 2018-3-14 19:47

通信速度
根据整个网络的规模，可设定适合的通信速度。在同一网络中，所有单
元必须设定成统一的通信速度。而且传输很快。最高 1Mbps（距离小于
40M），最远可达 10KM（速率低于 5Kbps）

发表于 2018-3-14 19:48

远程数据请求
可通过发送“遥控帧” 请求其他单元发送数据。

发表于 2018-3-14 19:50

错误检测功能·错误通知功能·错误恢复功能
测出错误的单元会立即同时通知其他所有单元（错误通知功能）。正
在发送消息的单元一旦检测出错误，会强制结束当前的发送。强制结束
发送的单元会不断反复地重新发送此消息直到成功发送为止（错误恢复
功能）。

发表于 2018-3-14 19:56

感谢分享；

发表于 2018-3-14 20:53

故障封闭
CAN 可以判断出错误的类型是总线上暂时的数据错误（如外部噪声等）
还是持续的数据错误（如单元内部故障、驱动器故障、断线等）。由此功
能，当总线上发生持续数据错误时，可将引起此故障的单元从总线上隔
离出去。

发表于 2018-3-14 20:54

连接
CAN 总线是可同时连接多个单元的总线。可连接的单元总数理论上
是没有限制的。但实际上可连接的单元数受总线上的时间延迟及电气负
载的限制。降低通信速度，可连接的单元数增加；提高通信速度，则可
连接的单元数减少。

发表于 2018-3-14 20:57

CAN 的传输主要通过 5 中类型的帧来进行的，如图

发表于 2018-3-14 20:58

而数据帧和遥控帧有标准帧和拓展帧两种格式，标准格式的 ID 有 11 个
位。从 ID28 到 ID18 被依次发送。禁止高 7 位都为隐性。（禁止设定：
ID=1111111XXXX）扩展格式的 ID 有 29 个位。基本 ID 从 ID28 到 ID18，
扩展 ID 由 ID17 到 ID0 表示。基本 ID 和标准格式的 ID 相同。禁止高 7 位
都为隐性。（禁止设定：基本 ID=1111111XXXX）

发表于 2018-3-14 21:01

CAN 模块原理图

发表于 2018-3-14 21:02

通过以上介绍，我们对 CAN 总线有了个大概了解（详细介绍参考光盘的：
《CAN 入门书.pdf》），而且有些时候光看，理解起来有点困难，接下来我们通
过分析程序，理解 CAN 通信，然后大家通过懂得怎么使用 CAN 通信之后再回
去理解 CAN 通信的详细知识，这样子可以好学习一点。

发表于 2018-3-14 21:04

打开时钟。
我们要使用的 CAN1 所以我们讲 CAN1 的时钟，还有要使用的 IO 口的
时钟。在这里我们看到 CAN 还有编号！其实呢，在互联型的 STM32 中是有
两个 CAN 的，一个主 CAN 一个从 CAN，不过我们开发板上面使用的是增
强型不是互联型，所以只有一个 CAN。
所以设置代码为：
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_CAN1, ENABLE);

发表于 2018-3-14 21:07

配置 IO 的模式
我们使用的收发 IO 口是 PA11 和 PA12。在这里我们要把 PA11 设置为上
拉输入： GPIO_Mode_IPD ， PA12 设置为复用推挽输出：
GPIO_Mode_AF_PP。代码为：
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //复用推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12; //PA12
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD; //上拉输入
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_11; //PA11
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

发表于 2018-3-14 21:11

复位 CAN 外设及结构体函数。
我们使用的初始化的结构体成员很多，有时候有些成员不用设置，所以
我们复位初始化一下。代码为：
CAN_DeInit(CAN1);
CAN_StructInit(&CAN_InitStructure);

发表于 2018-3-14 21:14

CAN_TTCM：表示是否使用时间触发模式。那什么是时间触发模式
呢？时间触发通信模式下，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
时间戳，禁止自动重传模式，主要用于满足 CAN 标准中时间触发通
信选项的要求。在该模式下，发送操作只会执行一次。如果发送操
作失败了，不管是由于仲裁丢失或出错，硬件都不会再自动发送该
报文。在一次发送操作结束后，硬件认为发送请求已经完成，从而
对 CAN_TSR 寄存器的 RQCP 位置 1，同时发送的结果反映在
CAN_TSR 寄存器的 TXOK、ALST 和 TERR 位上。我们这里不使用
时间触发模式，所以我们设置为：DISABLE

发表于 2018-3-14 21:14

CAN_ABOM：表示是否使用自动离线管理。什么是自动离线管理
呢？其实设置当 CAN 处在离线状态下时，是否能够离开离线状态。
当它使能的时候，单片机工作的过程是：当硬件检测到 128 次 11 位
连续的隐形位，就自动退出离线状态；当它失能的时候，需要用软
件来设置 CAN_MCR 寄存器中的 INRQ，然后当硬件检测到 128 次
11 位连续的隐形位，就退出离线状态。现在我们知道自动离线管理
是怎么回事儿了，但是呢，我们又有点疑问，离线状态是怎么事儿？
这个呢，它是当 TEC 大于 255 时，BxCAN 就进入离线状态，那 TEC
又是什么呢？TEC 呢其实是一个 9 位的发送错误计数器的低 8 位，
在 CAN_ESR 寄存器里面，然后它根据 CAN 标准，接收出错时，根
据出错的条件，加 1 或者加 8。（详细的错误标准大家可以查看 CAN
手册）现在我们恍然大悟了吧，其实离线状态是 CAN 出错了之后
CAN 进入的状态。（所以我们说 CAN 有故障隔离机制就是这么回事）
我们这里不使用，那么设置为：DISABLE。

[STM32F1] STM32 基础篇——CAN

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