STM32——CAN通訊

STM32-CAN通訊

一、發送和接收流程

can通訊傳輸的是一種差分信號，關於具體的硬體電路略。

1、發送流程

• 前置工作：如 時鐘的開啟、引腳的配置；CAN郵箱和模式等配置參考下麵或HAL庫選擇

• 選擇一個空置的郵箱（判斷空置：CAN_TSR的TMEx位）；

• 在這個空置郵箱中按數據幀格式設置ID、數據長度以及要發送的數據；

• 請求發送（CAN_TIxR 的 TXRQ = 1 ）；

• 後面的是硬體來實現的（這個過程可以被軟體打斷）：

  • 郵箱掛號（等優先）；
  • 預定（等匯流排）；
  • 發送；
  • 空置。

2、接收流程

• 前置工作略
• 配置過濾器：給過濾器綁定一個FIFO，之後以FIFO0為例；
• 硬體自動處理：收到報文後掛號到FIFO0（綁定的）的空閑郵箱深度；如果郵箱深度，再收到報文會溢出；
  • 這個掛號和溢出都可以觸發中斷
• 軟體接收：有個郵箱深度里掛過一次號即存一個報文，所以，可以通過掛號的數量來獲取到存進來的報文數量。具體參考寄存器的位。

二、數據幀格式

• 標準幀

  • 仲裁段：
    • SOF : 幀起始，1bit
    • ID : 11bit
    • RTR : 1bit ------------------- 0數據幀；1遠程幀
  • 控制段
    • IDE : 1bit -------------------- 0標準格式；1擴展格式
    • R0 : 1bit ---------------------- 保留位
    • DLC : 4bit ---------------------- 數據位元組個數 ， 雖然有4bit容量，但只能放0-8，也就是最大發送8byte數據
  • 數據段 0-64bit，最大64bit，即8byte數據
  • CRC段
    • CRC : 15bit 校驗
    • 界定符 : 1bit 校驗結束
  • ACK段
    • ACK : 1bit 確認
    • 界定符 : 1bit 確認結束
  • 幀結束 7bit

• 擴展幀

  略。比標準幀多了 1bit SRR， 18bit ID， 1bit R1保留位。

三、bit時段

​ 為了實現發收雙方數據的同步，將傳送每個bit的時間分為n個小的時間單位，這個時間單位就是tq， 可配置每個tq的具體時長。

​ CAN通訊是一種非同步傳輸通訊，通過位時段來確認雙方的通訊無誤。

• sync (ss) : 同步段。1tq
• prop-set (pts) : 傳播時間段。一般 1-8tq，補傳輸時的延時的誤差
• phase1 (pbs1) : 相位緩衝段1。一般 1-8tq，補邊沿誤差
• phase2 (pbs2) : 相位緩衝段2。一般2-8tq，補邊沿誤差

​ 硬同步：接收到起始幀SOF時，調整同步段SS，使得與發送方SOF的SS段一致。

​ 再同步：接收過起始幀以後，發現與發送方不同步，則通過拉或縮相位段進行位同步。

​ 採樣點：每個bit的採樣位置，採樣時發現位不同步則進行調整。

​ 在stm32f103中，prop-seg和phase1合作為了一段。

​ CAN通訊並【不是】通過波特率（每秒傳輸速率，比如uart中，確定起始位後，可以通過波特率完成）來確保通訊的，但它可以計算出波特率。

​ 1bit花費n個tq

​ tq = ( CAN_BTR的BRP位 + 1 ) * Tcan頻率

​ 1bit中所有時段花費的tq = 1bit花費的時間

​ 波特率 = 1s / 1bit花費的時間

四、工作模式和測試模式

1、工作模式

​ 睡眠、正常、初始化。 通過寄存器控制。

2、測試模式

​ 靜默模式（LBKM=0， SILM=1）：可以自通訊，對外部只收不發；

​ 環回模式（LBKM=1， SILM=0）：可以自通訊，對外部只發不收；

​ 環回靜默模式（LBKM=1，SILM=1）：可以自通訊，對外部不發不收。

五、CAN主體功能

1、CAN1和CAN2

​ 對於非互聯產品，如stm32f103系列，只有一個CAN1，有14個過濾器組；

​ 對於互聯型產品，如105、107系列，有一個CAN1和一個CAN2，連個CAN共用28個過濾器組。

2、發送郵箱

​ 3個。將要發送的報文放到某個郵箱中，硬體自動發送出去。

3、接收郵箱和FIFO

關於FIFO和接收郵箱，可以說每個FIFO里有三個郵箱，但一般說法是每個FIFO里有三個郵箱深度。

stm32f103系列中，CAN功能有2個FIFO（隊列）， 每個FIFO有3個郵箱深度， 每個郵箱深度可放一個報文。

當報文通過濾波器過濾之後，就存儲到了某個FIFO的某郵箱中，這個需要FIFO和過濾器進行關聯配置。

硬體會遍歷配置好的FIFO中的郵箱深度以存儲報文。

4、接收濾波器 （關於位寬和模式）

​ 上面說到，stm32103系列CAN功能有14個過濾器組；

​ 每個過濾器組由2個32位寄存器組成。

• 位寬：

  可通過CAN_FS1R寄存器的FSCx（0-13）位將這2個32位運用為：

  • 0 ———— 4個單位，每個單位16bit
  • 1 ———— 2個單位，每個單位32bit

• 過濾器模式：

  可通過CAN_FM1R寄存器的FBMx位控制

  • 1 ———— 標識符模式： 4或2個單位全填ID， 只有填進去的ID才可通過過濾器放到FIFO的郵箱深度中
  • 0 ———— 屏蔽位模式： 4或2個單位 的 其中一半是1/0位，另一半（每個32bit的低16bit）是規則（0驗證 1不驗證）

六、CAN錯誤狀態

• 錯誤主動——————出錯次數較少， [0, 127]

• 錯誤被動——————出錯次數中等， [128, 255]

• 離線 ——————出錯次數較多， [256, ∞)

  從離線模式進入正常模式（錯誤主動）可以由軟體或硬體控制，MCR的ABOM位可配置這個。