STM32G431 MCU使用示例：基于CAN通信的温度监控系统

只看该作者 · 2024-12-17 07:51

在现代嵌入式系统中，STM32系列微控制器（MCU）以其强大的性能和丰富的外设支持成为了很多开发者的首选。STM32G431是ST公司推出的基于Arm Cortex-M4核心的MCU，具备高速性能和丰富的外围接口，尤其在CAN（Controller Area Network）总线应用中具有优势。本文将通过一个基于STM32G431的温度监控系统示例，来展示如何利用STM32G431的CAN接口进行多控制器通信，并实现温度数据的实时采集与传输。
系统概述在本示例中，我们将设计一个简单的温度监控系统。该系统包含一个PC端主机和多个STM32G431 MCU作为从设备。每个从设备都会通过CAN总线定期向主机报告其所在位置的温度数据。通过这种方式，主机能够收集所有从设备的数据，并进行集中处理。
主要硬件配置

主机：PC，负责接收来自各个STM32G431从设备的温度数据。
从设备：多个STM32G431微控制器，每个控制器都连接一个温度传感器（如DS18B20）。
通信接口：CAN总线，用于主机和各个从设备之间的数据传输。

开发环境

硬件平台：STM32G431开发板
软件工具：STM32CubeIDE，STM32CubeMX，Keil uVision（可选）
编程语言：C语言
温度传感器：DS18B20（数字温度传感器）

代码实现1. STM32G431 MCU的初始化首先，使用STM32CubeMX配置STM32G431的基本外设。启用CAN接口并配置为标准模式。对于温度传感器的读取，可以通过I/O端口进行控制，或使用一个适当的库来读取DS18B20的数据。
以下是STM32G431主机和从机的基本初始化代码：

复制

#include "stm32g4xx_hal.h"

#include "cmsis_os.h"

#include "can.h"

#include "ds18b20.h"



CAN_HandleTypeDef hcan1;

UART_HandleTypeDef huart2;

DS18B20_HandleTypeDef htemp_sensor;



void SystemClock_Config(void);

static void MX_GPIO_Init(void);

static void MX_CAN1_Init(void);

static void MX_USART2_UART_Init(void);

static void MX_DS18B20_Init(void);

void CAN_Transmit(uint8_t* data, uint8_t len);

void CAN_Receive(uint8_t* buffer, uint8_t len);



int main(void)

{

  HAL_Init();

  SystemClock_Config();

  MX_GPIO_Init();

  MX_CAN1_Init();

  MX_USART2_UART_Init();

  MX_DS18B20_Init();



  uint8_t temp_data[8];  // Temperature data buffer

  

  while (1)

  {

    // Read temperature from DS18B20

    float temperature = DS18B20_ReadTemperature(&htemp_sensor);

    

    // Convert temperature to byte data

    temp_data[0] = (uint8_t)(temperature);  // Temperature low byte

    temp_data[1] = (uint8_t)(temperature >> 8);  // Temperature high byte

    

    // Transmit temperature data over CAN

    CAN_Transmit(temp_data, sizeof(temp_data));

    

    HAL_Delay(1000);  // Delay for 1 second

  }

}



static void MX_CAN1_Init(void)

{

  hcan1.Instance = CAN1;

  hcan1.Init.Prescaler = 16;

  hcan1.Init.Mode = CAN_MODE_NORMAL;

  hcan1.Init.SyncJumpWidth = CAN_SJW_1TQ;

  hcan1.Init.TimeSeg1 = CAN_BS1_8TQ;

  hcan1.Init.TimeSeg2 = CAN_BS2_3TQ;

  hcan1.Init.AutoBusOff = CAN_AUTOBUSOFF_DISABLE;

  hcan1.Init.AutoWakeUp = CAN_AUTOWAKEUP_DISABLE;

  hcan1.Init.TransmitFifoPriority = CAN_TXFIFO_PRIORITY_HIGH;

  

  if (HAL_CAN_Init(&hcan1) != HAL_OK)

  {

    Error_Handler();

  }

}



static void MX_DS18B20_Init(void)

{

  DS18B20_Init(&htemp_sensor, GPIOB, GPIO_PIN_0);

}



void CAN_Transmit(uint8_t* data, uint8_t len)

{

  CAN_TxHeaderTypeDef TxHeader;

  uint32_t TxMailbox;



  TxHeader.StdId = 0x321;

  TxHeader.ExtId = 0x01;

  TxHeader.RTR = CAN_RTR_DATA;

  TxHeader.IDE = CAN_ID_STD;

  TxHeader.DLC = len;

  TxHeader.TransmitGlobalTime = DISABLE;



  if (HAL_CAN_AddTxMessage(&hcan1, &TxHeader, data, &TxMailbox) != HAL_OK)

  {

    Error_Handler();

  }

}



void CAN_Receive(uint8_t* buffer, uint8_t len)

{

  CAN_RxHeaderTypeDef RxHeader;

  

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

  {

    Error_Handler();

  }

}

2. PC端接收数据在PC端，您可以使用CAN总线的USB转接模块与PC进行通信，并使用相应的CAN驱动程序读取来自STM32G431从设备的数据。这里展示的是如何在PC端使用Python通过CAN接口接收数据：

复制

import can

import time



def receive_can_data(channel):

    bus = can.interface.Bus(channel=channel, bustype='socketcan')

    while True:

        message = bus.recv()

        print(f"ID: {message.arbitration_id}, Data: {message.data.hex()}")

        time.sleep(1)



if __name__ == '__main__':

    receive_can_data('can0')  # 根据实际的CAN接口名称选择

系统测试与验证完成上述代码编写后，您可以进行系统测试。确保温度传感器正确连接，并且所有STM32G431控制器通过CAN总线与PC进行通信。PC端应该能够接收到每个控制器发送的温度数据并实时显示。
总结本文介绍了如何使用STM32G431微控制器，通过CAN总线实现温度监控系统的设计。STM32G431具备丰富的外设接口，适用于各种通信协议，尤其是CAN总线应用。通过实际代码的示例，我们展示了如何在嵌入式开发中实现温度数据的采集、处理和传输。