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：
- #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();
- }
- }
- 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
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。
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