STM32G431 实现 CAN 通信的完整指南

只看该作者 · 2024-12-1 07:45

随着物联网、自动化和智能设备的迅速发展，微控制器（MCU）在其中扮演着重要角色。STM32系列的MCU因其高性能和广泛的应用而广受欢迎。今天，我们将深入探讨如何使用 STM32G431 实现 CAN 通信。STM32G431 是一款基于 ARM Cortex-M4 内核的高性能微控制器，支持丰富的外设和高精度的处理能力，特别适用于需要高速数据传输的场合。
1. STM32G431 概述STM32G431 属于 STMicroelectronics 的 STM32G4 系列，具有高达 170 MHz 的处理器频率，提供了包括 12-bit ADC、多个 SPI、I2C、USART、CAN、USB 和其他接口在内的多种外设。CAN (Controller Area Network) 接口是一种用于汽车和工业设备的通信协议，它支持高速通信和多主机架构，非常适合实时数据交换。
STM32G431 提供了两个 CAN 总线接口（CAN1 和 CAN2），这使得它在需要高速数据传输的场合特别有用。
2. CAN 总线协议简介CAN 是一种多主机、消息优先级的串行通信协议，它通过控制器与其他节点设备（如传感器、执行器等）进行实时、可靠的通信。CAN 采用两线制差分信号传输，这使其在噪声环境中具有优越的抗干扰能力。
CAN 协议定义了以下几个重要的要素：

消息标识符（ID）：每个消息都有一个唯一的 ID，用于区分不同的消息。
数据帧：包含数据字段和控制信息。
位定时：CAN 协议通过位定时控制通信速度。
消息过滤器：用于筛选接收到的消息。

3. STM32G431 CAN 总线配置STM32G431 配置 CAN 总线时，我们需要完成以下几步：

启用时钟：首先，必须确保 STM32G431 的 CAN 总线时钟已启用。
配置引脚：STM32G431 的 CAN 接口通常需要通过两个引脚（CAN_TX 和 CAN_RX）与总线连接。
初始化 CAN 控制器：初始化 CAN 控制器并配置其工作模式（如标准模式或扩展模式）。
设置过滤器：配置 CAN 接口的接收过滤器，确保只接收相关的消息。
发送和接收消息：配置和使用 CAN 控制器进行数据传输。

4. 代码实现下面是 STM32G431 配置 CAN 接口并进行通信的代码示例。代码包括 CAN 初始化、发送和接收消息的实现。
4.1 CAN 初始化代码

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#include "stm32g4xx_hal.h"



CAN_HandleTypeDef hcan1;

CAN_TxHeaderTypeDef TxHeader;

CAN_RxHeaderTypeDef RxHeader;

uint8_t TxData[8] = {0};

uint8_t RxData[8] = {0};



void SystemClock_Config(void);

static void MX_CAN1_Init(void);

static void MX_GPIO_Init(void);

static void MX_DMA_Init(void);



int main(void) {

    // 初始化 HAL 库

    HAL_Init();

    

    // 配置系统时钟

    SystemClock_Config();



    // 初始化 GPIO

    MX_GPIO_Init();



    // 初始化 CAN1 外设

    MX_CAN1_Init();



    // 配置 CAN 消息头

    TxHeader.DLC = 8;

    TxHeader.IDE = CAN_ID_STD;

    TxHeader.RTR = CAN_RTR_DATA;

    TxHeader.StdId = 0x123;

    

    // 发送数据

    TxData[0] = 0x11;

    TxData[1] = 0x22;

    TxData[2] = 0x33;

    TxData[3] = 0x44;

    TxData[4] = 0x55;

    TxData[5] = 0x66;

    TxData[6] = 0x77;

    TxData[7] = 0x88;



    if (HAL_CAN_AddTxMessage(&hcan1, &TxHeader, TxData, (uint32_t*)CAN_TX_MAILBOX0) != HAL_OK) {

        Error_Handler();

    }



    // 接收数据

    if (HAL_CAN_GetRxMessage(&hcan1, CAN_RX_FIFO0, &RxHeader, RxData) != HAL_OK) {

        Error_Handler();

    }



    while (1) {

        // 主循环

    }

}



void SystemClock_Config(void) {

    // 这里可以设置系统时钟

}



static void MX_CAN1_Init(void) {

    hcan1.Instance = CAN1;

    hcan1.Init.Prescaler = 16;

    hcan1.Init.Mode = CAN_MODE_NORMAL;

    hcan1.Init.SJW = CAN_SJW_1TQ;

    hcan1.Init.BS1 = CAN_BS1_3TQ;

    hcan1.Init.BS2 = CAN_BS2_2TQ;

    hcan1.Init.TTCM = DISABLE;

    hcan1.Init.ABOM = DISABLE;

    hcan1.Init.AutoRetry = ENABLE;

    hcan1.Init.AutoBusOff = ENABLE;

    hcan1.Init.ReceiveFifoLocked = DISABLE;

    hcan1.Init.TransmitFifoPriority = DISABLE;



    if (HAL_CAN_Init(&hcan1) != HAL_OK) {

        Error_Handler();

    }

}



static void MX_GPIO_Init(void) {

    // 这里可以设置 GPIO 引脚

}



static void MX_DMA_Init(void) {

    // 这里可以初始化 DMA

}



void Error_Handler(void) {

    // 错误处理

    while(1) {

        // 持续等待错误

    }

}