STM32 的 CAN 总线通信实现

只看该作者 · 2024-12-9 17:16

STM32 的 CAN 总线通信实现
CAN 总线是一种广泛用于汽车、工业自动化、机器人控制等领域的通信协议，具有高抗干扰性、实时性和可靠性。

STM32 微控制器通过内置的 CAN 控制器支持 CAN 总线通信，适合于多节点、分布式系统中的数据交换。

1. CAN 总线基础
CAN 协议：CAN 协议是一种多主机、多通信通道的串行总线协议，支持快速、实时的数据交换。CAN 协议通过数据帧来传输信息，帧格式包括数据帧、远程帧、错误帧等。
物理层：CAN 总线通常基于差分信号传输，使用两根线CAN_H 和 CAN_L组成物理链路。
报文格式：CAN 协议支持标准帧11 位标识符和扩展帧29 位标识符两种格式。
2. STM32 CAN 总线硬件概述
STM32 系列微控制器内置了 CAN 控制器，通过硬件自动处理帧格式、错误检测、自动重传等功能。

STM32 支持 CAN 2.0A 和 2.0B 协议，适用于多种应用。

3. 配置 STM32 CAN 总线
以下是如何在 STM32 上配置和使用 CAN 总线通信的步骤：

3.1 使用 STM32CubeMX 配置 CAN
创建项目：在 STM32CubeMX 中创建一个新项目，选择合适的 STM32 微控制器例如 STM32F103、STM32F407 等。

启用 CAN 控制器：在 STM32CubeMX 中，选择 Peripherals -> CAN，启用 CAN1 或 CAN2 外设。

配置 CAN 参数：设置波特率如 500 kbps、1 Mbps、工作模式如标准模式或扩展模式、过滤器等参数。

生成代码：配置完成后，点击 Project -> Generate Code，STM32CubeMX 会为你生成项目代码，并包含 CAN 控制器的初始化代码。

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CAN 控制器初始化
在 STM32 中使用 HAL 库来初始化 CAN 外设。以下是基本的 CAN 初始化代码：

c
复制代码
#include "stm32f4xx_hal.h"

// CAN句柄
CAN_HandleTypeDef hcan1;

// CAN 初始化函数
void CAN_Init(void)
{
// 配置 CAN 外设时钟
__HAL_RCC_CAN1_CLK_ENABLE();

// 配置 CAN 外设参数
hcan1.Instance = CAN1;
hcan1.Init.Prescaler = 16;  // 波特率预分频器
hcan1.Init.Mode = CAN_MODE_NORMAL;  // 正常工作模式
hcan1.Init.SyncJumpWidth = CAN_SJW_1TQ;  // 同步跳跃宽度
hcan1.Init.TimeSeg1 = CAN_BS1_8TQ;  // 时间段1
hcan1.Init.TimeSeg2 = CAN_BS2_1TQ;  // 时间段2
hcan1.Init.TransmitFifoPriority = ENABLE;  // 启用发送优先级
HAL_CAN_Init(&hcan1);
}

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配置 CAN 接收和发送
发送消息：通过 CAN1 的发送 FIFO（TX FIFO）发送消息。每个消息可以包含标识符、数据和控制字段。

接收消息：使用 CAN 接收 FIFO（RX FIFO）接收消息。

以下是发送和接收 CAN 消息的代码示例：

c
复制代码
CAN_TxHeaderTypeDef TxHeader; // 发送头
CAN_RxHeaderTypeDef RxHeader; // 接收头
uint8_t TxData[8] = {0};       // 发送数据
uint8_t RxData[8];             // 接收数据
uint32_t TxMailbox;             // 发送邮箱

// 发送 CAN 消息
void CAN_Send_Message(void)
{
// 设置发送消息的 ID、数据长度等
TxHeader.DLC = 8;  // 数据长度为8字节
TxHeader.StdId = 0x321;  // 标准标识符 0x321
TxHeader.RTR = CAN_RTR_DATA;  // 数据帧
TxHeader.IDE = CAN_ID_STD;  // 标准帧

// 发送数据
if (HAL_CAN_AddTxMessage(&hcan1, &TxHeader, TxData, &TxMailbox) != HAL_OK)
{
      // 错误处理
      Error_Handler();
}
}

// 接收 CAN 消息
void CAN_Receive_Message(void)
{
if (HAL_CAN_GetRxFifoFillLevel(&hcan1, CAN_RX_FIFO0) > 0)
{
      // 从接收 FIFO 获取消息
      if (HAL_CAN_GetRxMessage(&hcan1, CAN_RX_FIFO0, &RxHeader, RxData) != HAL_OK)
      {
         // 错误处理
         Error_Handler();
      }
      else
      {
         // 处理接收到的数据
      }
}
}

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CAN 总线故障检测与诊断
CAN 总线协议内置了错误检测与诊断机制，用于确保通信的可靠性。
STM32 的 CAN 控制器支持以下几种错误类型的检测：

位错误：发送的数据位与预期值不匹配。
填充错误：连续的 5 位相同的位在 CAN 帧中违反了位填充规则。
CRC 错误：数据帧的 CRC 校验失败。
确认错误：在发送帧后未收到确认。
总线错误：总线出现异常，如总线冲突或丢失同步。

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错误处理
在 STM32 中，CAN 控制器通过中断机制或者轮询模式向 CPU 报告这些错误。可以通过配置 CAN 中断来处理这些错误。

c
复制代码
// 配置 CAN 错误中断
void CAN_ErrorInterrupt_Config(void)
{
HAL_CAN_ActivateNotification(&hcan1, CAN_IT_ERR);  // 启用错误中断
}

// 错误中断回调函数
void HAL_CAN_ErrorCallback(CAN_HandleTypeDef *hcan)
{
if (hcan->ErrorCode != HAL_CAN_ERROR_NONE)
{
      // 处理不同的错误类型
      if (hcan->ErrorCode & HAL_CAN_ERROR_TIMEOUT)
      {
         // 超时错误处理
      }
      if (hcan->ErrorCode & HAL_CAN_ERROR_BEC)
      {
         // 位错误
      }
      if (hcan->ErrorCode & HAL_CAN_ERROR_STF)
      {
         // 填充错误
      }
      // 其他错误
}
}
CAN 错误诊断
通过 CAN_ErrorCode 可以获取错误状态，并根据错误类型进行相应处理。错误的诊断和处理对于保证系统稳定性非常重要，特别是在工业和汽车应用中。

只看该作者 · 2024-12-9 17:17

STM32 的 CAN 总线通信提供了可靠的实时数据传输能力，适用于汽车、工业自动化等应用领域。通过正确配置 CAN 控制器，能够实现高效的数据发送与接收，同时还支持错误检测与诊断，确保通信的可靠性。通过结合中断、DMA 和错误处理机制，可以更好地管理 CAN 总线通信，确保数据的高效与安全传输。

只看该作者 · 2024-12-10 13:11

can是不是只在汽车上用的多啊？