怎样用STM32CAN总线接口发送和接收数据

只看该作者 · 2021-10-26 19:59

CAN协议基础知识

I2C.SPI总线多用于短距离传输,协议简单,数据量少,主要用于IC之间的通讯,而 CAN 总线则不同，CAN(Controller Area Network) 总线定义了更为优秀的物理层、数据链路层，并且拥有种类丰富、简繁不一的上层协议。与I2C、SPI有时钟信号的同步通讯方式不同，CAN通讯并不是以时钟信号来进行同步的，它是一种异步通讯，只具有CAN_High和CAN_Low两条信号线，共同构成一组差分信号线，以差分信号的形式进行通讯。

只看该作者 · 2021-10-26 19:59

CAN物理层的形式主要分为闭环总线及开环总线网络两种，一个适合于高速通讯，一个适合于远距离通讯。CAN闭环通讯网络是一种遵循ISO11898标准的高速、短距离网络，它的总线最大长度为40m，通信速度最高为1Mbps，总线的两端各要求有一个
“120欧”的电阻。来做阻抗匹配，以减少回波反射。

只看该作者 · 2021-10-26 20:01

闭环总线网络

只看该作者 · 2021-10-26 20:01

CAN开环总线网络是遵循ISO11519-2标准的低速、远距离网络，它的最大传输距离为1km，最高通讯速率为125kbps，两根总线是独立的、不形成闭环，要求每根总线上各串联有一个“2.2千欧”的电阻

只看该作者 · 2021-10-26 20:02

开环总线网络

只看该作者 · 2021-10-26 20:03

CAN总线上可以挂载多个通讯节点，节点之间的信号经过总线传输，实现节点间通讯。由于CAN通讯协议不对节点进行地址编码，而是对数据内容进行编码，所以网络中的节点个数理论上不受限制，只要总线的负载足够即可，可以通过中继器增强负载。

只看该作者 · 2021-10-26 20:05

CAN通讯节点由一个CAN控制器及CAN收发器组成，控制器与收发器之间通过CAN_Tx及CAN_Rx信号线相连，收发器与CAN总线之间使用CAN_High及CAN_Low信号线相连。其中CAN_Tx及CAN_Rx使用普通的类似TTL逻辑信号，而CAN_High及CAN_Low是一对差分信号线，使用比较特别的差分信号。当CAN节点需要发送数据时，控制器把要发送的二进制编码通过CAN_Tx线发送到收发器，然后由收发器把这个普通的逻辑电平信号转化成差分信号，通过差分线CAN_High和CAN_Low线输出到CAN总线网络。而通过收发器接收总线上的数据到控制器时，则是相反的过程，收发器把总线上收到的CAN_High及CAN_Low信号转化成普通的逻辑电平信号，通过CAN_Rx输出到控制器中。

只看该作者 · 2021-10-26 20:07

差分信号

差分信号又称差模信号，与传统使用单根信号线电压表示逻辑的方式有区别，使用差分信号传输时，需要两根信号线，这两个信号线的振幅相等，相位相反，通过两根信号线的电压差值来表示逻辑0和逻辑1。相对于单信号线传输的方式，使用差分信号传输具有如下优点：
• 抗干扰能力强，当外界存在噪声干扰时，几乎会同时耦合到两条信号线上，而
接收端只关心两个信号的差值，所以外界的共模噪声可以被完全抵消。
• 能有效抑制它对外部的电磁干扰，同样的道理，由于两根信号的极性相反，他
们对外辐射的电磁场可以相互抵消，耦合的越紧密，泄放到外界的电磁能量越
少。
• 时序定位精确，由于差分信号的开关变化是位于两个信号的交点，而不像普通
单端信号依靠高低两个阈值电压判断，因而受工艺，温度的影响小，能降低时
序上的误差，同时也更适合于低幅度信号的电路。
• 由于差分信号线具有这些优点，所以在USB协议、485协议、以太网协议及CAN协议的物理层中，都使用了差分信号传输。

只看该作者 · 2021-10-26 20:09

CAN协议中的差分信号

CAN协议中对它使用的CAN_High及CAN_Low表示的差分信号做了规定。以高速CAN协议为例，当表示逻辑1时(隐性电平)，CAN_High和CAN_Low线上的电压均为2.5v，即它们的电压差V H -V L =0V；而表示逻辑0时(显性电平)，CAN_High的电平为3.5V，CAN_Low线的电平为1.5V，即它们的电压差为V H -V L =2V。

只看该作者 · 2021-10-26 20:10

只看该作者 · 2021-10-26 20:11

CAN 总线的特点
　　CAN 总线网络是一种真正的多主机网络，在总线处于空闲状态时，任何一个节点单元都可以申请成为主机，向总线发送消息。其原则是：最先访问总线的节点单元可以获得总线的控制权；多个节点单元同时尝试获取总线的控制权时，将发生仲裁事件，具有高优先级的节点单元将获得总线控制权。

只看该作者 · 2021-10-26 20:11

CAN 协议中，所有的消息都以固定的数据格式打包发送。两个以上的节点单元同时发送信息时，根据节点标识符（常称为 ID，亦打包在固定的数据格式中）决定各自优先级关系，所以 ID 并非表示数据发送的目的地址，而是代表着各个节点访问总线的优先级。如此看来，CAN 总线并无类似其他总线“地址”的概念，在总线上增加节点单元时，连接在总线的其他节点单元的软硬件都不需要改变。

只看该作者 · 2021-10-26 20:12

CAN 总线的通信速率和总线长度有关，在总线长度小于 40m 的场合中，数据传输速率可以达到 1Mbps，而即便总线长度上升至 1000m，数据的传输速率仍可达到 50Kbps，无论在速率还是传输距离都明显优于常见的 RS232、RS485 和 I2C 总线。

只看该作者 · 2021-10-26 20:12

对于总线错误，CAN 总线有错误检测功能、错误通知功能、错误恢复功能三种应对措施，分别应对于下面三点表述：所有的单元节点都可以自动检测总线上的错误；检测出错误的节点单元会立刻将错误通知给其他节点单元；若正在发送消息的单元检测到当前总线发生错误，则立刻强制取消当前发送，并不断反复发送此消息至成功为止。

只看该作者 · 2021-10-26 20:13

CAN 总线上的每个节点都可以通过判断得出，当前总线上的错误时暂时的错误（如瞬间的强干扰）还是持续的错误（如总线断裂）。当总线上发生持续错误时，引起故障的节点单元会自动脱离总线。

只看该作者 · 2021-10-26 20:13

CAN 总线上的节点数量在理论上没有上限，但在实际上收到总线上的时间延时及电气负载的限制。降低最大通信速率，可以增加节点单元的连接数；反之，减少节点单元的连接数，则最大通信速率可以提高。

只看该作者 · 2021-10-26 20:14

CAN总线的数据通信是以数据帧的格式进行的,而数据帧又是由位场组成的,其中每一个位又被划分为四段.即SS(SYNC SEG),PTS(PROP SEG--传播时间段),PBS1(PHASE SEG1--相位缓冲段1),PBS2(PHASE SEG1--相位缓冲段2).

只看该作者 · 2021-10-26 20:14

只看该作者 · 2021-10-26 20:15

数据帧的结构图：

只看该作者 · 2021-10-26 20:16

图中D表示显性电平，R表示隐形电平.