如何快速使用F072 CAN模块

只看该作者 · 2025-6-21 19:22

[i=s] 本帖最后由 lc115647 于 2025-6-21 19:32 编辑 [/i]<br /> <br />

[i=s] 本帖最后由 lc115647 于 2025-6-21 19:31 编辑 [/i]

一、什么是CAN

CAN（Controller Area Network，控制器局域网）协议是一种广泛应用于汽车电子、工业自动化等领域的串行通信协议，由德国博世（Bosch）公司在1980年代开发，主要用于设备间的实时、可靠数据交换。以下是其核心要点：

1.1 基本特点

多主通信：所有节点均可主动发送数据，无需中心控制器，通过仲裁机制解决冲突。
高可靠性：采用差分信号（CAN_H/CAN_L）抗干扰，CRC校验、错误帧重传等机制保障数据完整性。
实时性强：基于优先级（ID决定）的非破坏性仲裁，高优先级消息优先传输。
拓扑灵活：支持总线型拓扑，节点通过双绞线连接，最大速率1 Mbps（40米内），距离越长速率越低。

1.2 帧类型

数据帧：携带实际数据，包含以下字段： 仲裁字段：标识符（ID）决定优先级（数值越小优先级越高）。控制字段：数据长度（DLC，0-8字节）。 数据字段：实际传输的数据（最多8字节）。
CRC字段：循环冗余校验码。
远程帧：请求其他节点发送对应ID的数据（无数据字段）。
错误帧：节点检测错误时主动发送，通知全网。
过载帧：用于延迟后续帧。

1.3 仲裁机制

非破坏性仲裁：多个节点同时发送时，通过ID逐位比对，优先级高的继续发送，低的自动退出发送（无需重试，避免冲突）。

1.4 错误处理

错误检测：包括CRC错误、格式错误、应答错误等。
错误恢复：节点进入“错误被动”或“总线关闭”状态，避免持续影响通信。

1.5 版本演进

CAN 2.0A：标准帧（11位ID）。

CAN 2.0B：扩展帧（29位ID，兼容标准帧）。

CAN FD（Flexible Data Rate）：提速（最高5 Mbps）、数据字段扩展（最多64字节），兼容传统CAN。

二、F072 CAN外设介绍

2.1 主要特征

1）支持CAN协议2.0A和2.0B

2）通信波特率最大为1Mbit/s

3）发送功能：有 3个发送邮箱；发送报文优先级可配置；可记录发送时间

4）接收功能：有 2个 3级深度的接收 FIFO；有 14个过滤器组；可记录接收时间

5）三个主要的工作模式：初始化模式、正常模式和睡眠模式。

2.2报文结构

（1）帧起始：用来通知各个节点将有数据传输。（2）仲裁段：有多个报文被发送时，用来决定哪个报文能被传输。此段主要内容是ID 信息，标准格式下ID 为11 位，扩展格式下ID 为29 位。（3）控制段：此段最主要的是数据长度码（DLC）,用来表示报文中的数据段有多少个字节。数据段最多8 个字节。（4）数据段：包含节点要发送的数据信息。（5） CRC 段：CRC 校验码用来确保报文正确传输。（6） ACK 段：此段包含ACK 槽位和ACK 界定符位，ACK 槽中发送节点发送隐性位，接收节点将在这一位发送显性位表示应答。（7）帧结束：由发送节点发送的7 个隐性位表示结束。

2.3模式工作特点

1）初始化模式

配置寄存器CAN_MCTRL 的INITREQ 位置1 请求进入初始化模式，INIT 位清0 确认进入初始化模式。配置寄存器CAN_MCTRL 的INITREQ 位清0 请求退出初始化模式，INIT 位清0 确认退出初始化模式。初始化模式下，禁止报文接收和发送

2）正常模式

通过软件配置寄存器CAN_MCTRL 的INITREQ 位清0 请求从初始化模式进入正常模式，等待硬件对INIT 位清0 确认进入正常模式。正常模式下，可以正常接收和发送报文。可配置为四种通讯模式：静默模式、环回模式、静默环回模式和正常模式。需要特别注意的是只能在初始化模式下选择不同的通信模式。**

静默模式：配置寄存器CAN_BITTIM 的SILMEN 位置1，选择静默模式。该模式下，只能向总线发送隐性位（逻辑1），不能发送显性位（逻辑0），可以从总线接收数据。

环回模式：配置寄存器CAN_BITTIM 的LBKMEN 位置1，选择环回模式。该模式下，发送的数据直接传到输入端接收，不从总线上接收数据，可以向总线发送所有数据

静默环回模式：配置寄存器CAN_BITTIM 的LBKMEN 和SILMEN 位同时置1，选择环回静默模式。该模式下，发送的数据直接传到输入端接收，不从总线上接收数据，只能向总线发送隐性位（逻辑1），不能发送显性位（逻辑0）。

正常模式：该模式下，可以向总线发送数据和接收数据。

3）睡眠模式

配置寄存器CAN_MCTRL 的SLEEPREQ 位置1 请求进入睡眠模式。睡眠模式下CAN 的时钟停止工作，软件可以正常访问邮箱寄存器，此时CAN 处于低功耗状态

三、软件配置

1）初始化CAN GPIO管脚，需要特别注意的是072默认管脚都是GPIO功能，需要复用为CAN功能，查看数据手册可以看到GPIOA 11和12的复用功能模式4为CAN功能

  void CAN_GPIO_Init(void){
    GPIO_Config_T  gpioConfig;

    /* Enable the GPIO_A Clock */
    RCM_EnableAHBPeriphClock(RCM_AHB_PERIPH_GPIOA);

    GPIO_ConfigPinAF(GPIOA, GPIO_PIN_SOURCE_12, GPIO_AF_PIN4);
    GPIO_ConfigPinAF(GPIOA, GPIO_PIN_SOURCE_11, GPIO_AF_PIN4);

    /* Configure the GPIO pin */
    gpioConfig.pin = GPIO_PIN_12;
    gpioConfig.mode = GPIO_MODE_AF;
    gpioConfig.outtype = GPIO_OUT_TYPE_PP;
    gpioConfig.speed = GPIO_SPEED_50MHz;
    gpioConfig.pupd = GPIO_PUPD_NO;
    GPIO_Config(GPIOA, &gpioConfig);

    gpioConfig.pin = GPIO_PIN_11;
    gpioConfig.mode = GPIO_MODE_AF;
    gpioConfig.pupd = GPIO_PUPD_NO;
    gpioConfig.speed = GPIO_SPEED_50MHz;
    GPIO_Config(GPIOA, &gpioConfig);
}

2）初始化CAN外设模块

void CAN_Init(void)
{
    CAN_Config_T          canConfig;
    CAN_FilterConfig_T    filterConfig;

    CAN_Reset();

    /* Enable CAN clock */
    RCM_EnableAPB1PeriphClock(RCM_APB1_PERIPH_CAN);

    CAN_GPIO_Init(); 

    /* CAN configuration */
    CAN_ConfigStructInit(&canConfig);
    canConfig.autoBusOffManage = ENABLE;
    canConfig.autoWakeUpMode   = DISABLE;
    canConfig.nonAutoRetran    = DISABLE;
    canConfig.timeTrigComMode  = DISABLE;
    canConfig.txFIFOPriority   = ENABLE;
    canConfig.rxFIFOLockMode   = DISABLE;
    canConfig.mode             = CAN_MODE_NORMAL;
    canConfig.syncJumpWidth    = CAN_SJW_1;
    canConfig.timeSegment1     = CAN_TIME_SEGMENT1_2;
    canConfig.timeSegment2     = CAN_TIME_SEGMENT2_3;
    canConfig.prescaler        = 16;
    CAN_Config(&canConfig);

    /* CAN filter configuration */
    filterConfig.filterIdHigh     = 0x0000;
    filterConfig.filterIdLow      = 0x0000;
    filterConfig.filterMaskIdHigh = 0x0000;
    filterConfig.filterMaskIdLow  = 0x0000;
    filterConfig.filterFIFO       = CAN_FIFO_0;
    filterConfig.filterNumber     = CAN_FILTER_NUMBER_1;
    filterConfig.filterMode       = CAN_FILTER_MODE_IDMASK;
    filterConfig.filterScale      = CAN_FILTER_SCALE_32BIT;
    filterConfig.filterActivation = ENABLE;
    CAN_ConfigFilter(&filterConfig);

}

3）发送例程

int main(void)
{ 
    CAN_Tx_Message        TxMessage;

    CAN_Init();

    /* CAN Tx Message configuration */
    TxMessage.stanID         = 0x0000;
    TxMessage.extenID        = 0x1111;
    TxMessage.typeID         = CAN_TYPEID_EXT;
    TxMessage.remoteTxReq    = CAN_RTXR_DATA;
    TxMessage.dataLengthCode = 2;
    TxMessage.data[0]        = 0x55;
    TxMessage.data[1]        = 0xAA;

    while (1)
    {
    TxMessage.data[0]        = 0x55;
    TxMessage.data[1]        = 0xAA;
        CAN_TxMessage(&TxMessage);
    for(uint16_t i=0;i<0xffff;i++){}
    }
}

四、总结

F072作为一颗低成本的M0内核32位处理器，具备基本的CAN功能，适用于两三轮车仪表、BMS保护板等需要CAN外设的场景，同时操作简单。