【STM32C092RC 测评】FDCAN Loopback测试

只看该作者 · 2025-5-4 18:57

   CAN同样可以进行Loopback测试，我们首先连接一下CAN的基本概念。
   控制器局域网总线（CAN）作为专为实时应用量身打造的串行通讯协议，在工业及自动化领域扮演着至关重要的角色。仅需简单的双绞线，它便能实现信号的高效、稳定传输。凭借卓越的性能与广泛的适用性，CAN总线已成为全球范围内应用最为广泛的现场总线之一。我们将深入探索STM32在CAN总线方面的具体应用之法。
   本次测试中的C092型号支持FDCAN，即CAN FD（CAN with Flexible Data Rate），作为传统CAN协议的升级版，其核心升级聚焦于协议层面，物理层维持原状。CAN与CAN FD的关键差异体现在：
   传输速率：传统CAN的传输速率较为固定，而CAN FD引入可变速率机制，能根据实际需求灵活调整，尤其在大数据量或高实时性要求的场景下，显著提升数据传输速率。
   数据域长度：CAN FD扩展了数据域长度，相较于传统CAN有限的数据域，CAN FD单次通信可传输更多数据，减少通信次数，提高通信效率。
   帧格式：为适应可变速率和数据域长度的变化，CAN FD优化了帧格式，不仅支持更高效的变速率与大数据量传输，同时保持与传统CAN协议的兼容性。
   ID长度：CAN FD不仅扩展了数据域长度，还增加了标识符（ID）的长度，提供更多寻址空间，支持更多节点，增强系统扩展性和灵活性。
   我们看一下C092开发板中对应CAN接口的原理图：

对应的单片机引脚如下：

实物接口如下：

Loopback测试连接如下：

   就是这么简单，紧邻常用的USB接口，C0系列设备在USB与FDCAN之间做出了巧妙的设计取舍，二者仅能择其一配备。
   接下来进行FDCAN的配置：
   先看一下时钟配置，因为C092支持最大的是48MHz，到FDCAN最大也是48MHz：

启动FDCAN：

下面就是具体参数的设置，我们本次主要进行一下回环测试，所以要进行如下配置：

基本参数
Clock Divider	时钟分频
Frame Format	CANFD模式
Mode	正常工作模式
Auto Retransmission	自动重传
Transmit Pause	传输暂停
Protocol Exception	协议异常处理
Nominal Sync Jump Width	裁决段同步跳转段宽度
Data Prescaler	数据段分频系数
Data Sync Jump Width	数据段同步跳转段宽度
Data Time Seg1	数据段时间段1
Data Time Seg2	数据段时间段2
Std Filters Nbr	标准滤波器数量
Ext Filters Nbr	拓展滤波器数量
Tx Fifo Queue Mode	发送模式

我们按照例程中的配置参数进行一下配置：

接下来进行比特率的配置，如下图：

上图所示选项中，最小数值设定为1，比特率的计算公式为：比特率 = CAN时钟 / (时钟分频 × 预分频 × (Seg1 + Seg2 + 1))。即便采用此最小配置参数，理论上能达到的最大比特率可高达16MHz。
软件方面主要是配置过滤器，这里我们主要配置过滤ID，前面各开启了一个标准滤波器和一个扩展滤波器：

复制

<p>/* Configure standard ID reception filter to Rx FIFO 0. Only accept ID = FilterID1 */</p><p>  FDCAN_FilterTypeDef        sFilterConfig;</p><p>  sFilterConfig.IdType       = FDCAN_STANDARD_ID;</p><p>  sFilterConfig.FilterIndex  = 0U;</p><p>  sFilterConfig.FilterType   = FDCAN_FILTER_DUAL;</p><p>  sFilterConfig.FilterConfig = FDCAN_FILTER_TO_RXFIFO0;</p><p>  sFilterConfig.FilterID1    = 0x444;</p><p>  sFilterConfig.FilterID2    = 0x444; /* For acceptance, MessageID and FilterID1 must match exactly */</p><p>  if (HAL_FDCAN_ConfigFilter(&hfdcan1, &sFilterConfig) != HAL_OK)</p><p>  {</p><p>    Error_Handler();</p><p>  }</p><p>  /* Configure extended ID reception filter to Rx FIFO 1. Only accept ID between FilterID1 and FilterID2. */</p><p>  sFilterConfig.IdType       = FDCAN_EXTENDED_ID;</p><p>  sFilterConfig.FilterIndex  = 0U;</p><p>  sFilterConfig.FilterType   = FDCAN_FILTER_RANGE_NO_EIDM;</p><p>  sFilterConfig.FilterConfig = FDCAN_FILTER_TO_RXFIFO1;</p><p>  sFilterConfig.FilterID1    = 0x1111111;</p><p>  sFilterConfig.FilterID2    = 0x2222222;</p><p>  if (HAL_FDCAN_ConfigFilter(&hfdcan1, &sFilterConfig) != HAL_OK)</p><p>  {</p><p>    Error_Handler();</p><p>  }</p>

然后是进行数据的发送和接收，这里都是通过FIFO的模式进行缓存的，并在接收节点进行接收数据打印，这里面发送配置中主要就是ID要满足上面过滤器的要求：

复制

<p>FDCAN_TxHeaderTypeDef        txHeader;</p><p>  /* Add message to Tx FIFO */</p><p>  txHeader.Identifier          = 0x444;</p><p>  txHeader.IdType              = FDCAN_STANDARD_ID;</p><p>  txHeader.TxFrameType         = FDCAN_DATA_FRAME;</p><p>  txHeader.DataLength          = FDCAN_DLC_BYTES_12;</p><p>  txHeader.ErrorStateIndicator = FDCAN_ESI_ACTIVE;</p><p>  txHeader.BitRateSwitch       = FDCAN_BRS_ON;</p><p>  txHeader.FDFormat            = FDCAN_FD_CAN;</p><p>  txHeader.TxEventFifoControl  = FDCAN_STORE_TX_EVENTS;</p><p>  txHeader.MessageMarker       = 0x52U;</p><p>  if (HAL_FDCAN_AddMessageToTxFifoQ(&hfdcan1, &txHeader, txData0) != HAL_OK)</p><p>  {</p><p>    Error_Handler();</p><p>  }</p><p>  /* Add second message to Tx FIFO */</p><p>  txHeader.Identifier          = 0x1111112;</p><p>  txHeader.IdType              = FDCAN_EXTENDED_ID;</p><p>  txHeader.TxFrameType         = FDCAN_DATA_FRAME;</p><p>  txHeader.DataLength          = FDCAN_DLC_BYTES_12;</p><p>  txHeader.ErrorStateIndicator = FDCAN_ESI_PASSIVE;</p><p>  txHeader.BitRateSwitch       = FDCAN_BRS_ON;</p><p>  txHeader.FDFormat            = FDCAN_FD_CAN;</p><p>  txHeader.TxEventFifoControl  = FDCAN_STORE_TX_EVENTS;</p><p>  txHeader.MessageMarker       = 0xCCU;</p><p>  if (HAL_FDCAN_AddMessageToTxFifoQ(&hfdcan1, &txHeader, txData1) != HAL_OK)</p><p>  {</p><p>    Error_Handler();</p><p>  }</p><p>  /* Add third message to Tx FIFO */</p><p>  txHeader.Identifier          = 0x1111113;</p><p>  txHeader.IdType              = FDCAN_EXTENDED_ID;</p><p>  txHeader.TxFrameType         = FDCAN_DATA_FRAME;</p><p>  txHeader.DataLength          = FDCAN_DLC_BYTES_12;</p><p>  txHeader.ErrorStateIndicator = FDCAN_ESI_PASSIVE;</p><p>  txHeader.BitRateSwitch       = FDCAN_BRS_OFF;</p><p>  txHeader.FDFormat            = FDCAN_FD_CAN;</p><p>  txHeader.TxEventFifoControl  = FDCAN_STORE_TX_EVENTS;</p><p>  txHeader.MessageMarker       = 0xDDU;</p><p>  if (HAL_FDCAN_AddMessageToTxFifoQ(&hfdcan1, &txHeader, txData2) != HAL_OK)</p><p>  {</p><p>    Error_Handler();</p><p>  }</p><p>/* Get tick */</p><p>  uint32_t tickstart = HAL_GetTick();</p><p>  /* Wait transmission complete */</p><p>  while (HAL_FDCAN_GetTxFifoFreeLevel(&hfdcan1) != NB_RX_FIFO)</p><p>  {</p><p>    /* Timeout handling */</p><p>    if ((HAL_GetTick() - tickstart) > TX_TIMEOUT)</p><p>    {</p><p>      Error_Handler();</p><p>    }</p><p>  }</p><p>/*##-4 Receive messages ###################################################*/</p><p>  /* Check one message is received in Rx FIFO 0 */</p><p>  if (HAL_FDCAN_GetRxFifoFillLevel(&hfdcan1, FDCAN_RX_FIFO0) != 1U)</p><p>  {</p><p>    Error_Handler();</p><p>  }</p><p>  /* Retrieve message from Rx FIFO 0 */</p><p>  if (HAL_FDCAN_GetRxMessage(&hfdcan1, FDCAN_RX_FIFO0, &rxHeader, rxData) != HAL_OK)</p><p>  {</p><p>    Error_Handler();</p><p>  }</p><p>  /* Compare received RX message to expected data */</p><p>  if ((rxHeader.Identifier != 0x444) ||</p><p>      (rxHeader.IdType     != FDCAN_STANDARD_ID) ||</p><p>      (rxHeader.DataLength != FDCAN_DLC_BYTES_12) ||</p><p>      (BufferCmp8b(txData0, rxData, COUNTOF(rxData)) != 0U))</p><p>  {</p><p>    Error_Handler();</p><p>  }</p><p>HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t *)&rxData, 12, 0xFFFF);</p><p>  /* Check two messages are received in Rx FIFO 1 */</p><p>  if (HAL_FDCAN_GetRxFifoFillLevel(&hfdcan1, FDCAN_RX_FIFO1) != 2U)</p><p>  {</p><p>    Error_Handler();</p><p>  }</p><p>  /* Retrieve message from Rx FIFO 1 */</p><p>  if (HAL_FDCAN_GetRxMessage(&hfdcan1, FDCAN_RX_FIFO1, &rxHeader, rxData) != HAL_OK)</p><p>  {</p><p>    Error_Handler();</p><p>  }</p><p>  /* Compare received RX message to expected data */</p><p>  if ((rxHeader.Identifier != 0x1111112) ||</p><p>      (rxHeader.IdType     != FDCAN_EXTENDED_ID) ||</p><p>      (rxHeader.DataLength != FDCAN_DLC_BYTES_12) ||</p><p>      (BufferCmp8b(txData1, rxData, COUNTOF(rxData)) != 0U))</p><p>  {</p><p>    Error_Handler();</p><p>  }</p><p>HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t *)&rxData, 12, 0xFFFF);</p><p>  /* Retrieve next message from Rx FIFO 1 */</p><p>  if (HAL_FDCAN_GetRxMessage(&hfdcan1, FDCAN_RX_FIFO1, &rxHeader, rxData) != HAL_OK)</p><p>  {</p><p>    Error_Handler();</p><p>  }</p><p>  /* Compare received RX message to expected data */</p><p>  if ((rxHeader.Identifier != 0x1111113) ||</p><p>      (rxHeader.IdType     != FDCAN_EXTENDED_ID) ||</p><p>      (rxHeader.DataLength != FDCAN_DLC_BYTES_12) ||</p><p>      (BufferCmp8b(txData2, rxData, COUNTOF(rxData)) != 0U))</p><p>  {</p><p>    Error_Handler();</p><p>  }</p><p>HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t *)&rxData, 12, 0xFFFF);</p>

最后在通过在FIFO中查询的数据进行打印，与发送的数据一致：

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