程序员经验分享-hwhale

使用STM32F103做CAN的收发通信

2023-05-16

下面也是搭建嵌入式系统所必须的一个部分。

参考网站：https://www.cnblogs.com/craigtao/p/3645148.html
https://blog.csdn.net/qq_29413829/article/details/53230716

以下部分内容来自于上述网站。

一、can通信

CAN 是Controller Area Network 的缩写（以下称为CAN），是ISO国际标准化的串行通信协议。
该通信使用的是ISO11898标准，该标准的物理层特征如图1所示：

这里写图片描述

CAN协议是通过以下5种类型的帧进行的：
l 数据帧
l 摇控帧
l 错误帧
l 过载帧
l 帧间隔
另外，数据帧和遥控帧有标准格式和扩展格式两种格式。标准格式有11 个位的标识符（ID），扩展格式有29 个位的ID。

大部分系统使用的都是数据帧 ，我这里使用的也是数据帧。
数据帧一般由7个段构成，即：
（1） 帧起始。表示数据帧开始的段。
（2） 仲裁段。表示该帧优先级的段。
（3） 控制段。表示数据的字节数及保留位的段。
（4） 数据段。数据的内容，一帧可发送0~8个字节的数据。
（5） CRC段。检查帧的传输错误的段。
（6） ACK段。表示确认正常接收的段。
（7） 帧结束。表示数据帧结束的段。

明确了数据帧概念，还需要理解一下过滤器的作用。

STM32的标识符屏蔽滤波目的是减少了CPU处理CAN通信的开销。STM32的过滤器组最多有28个（互联型），但是STM32F103ZET6只有14个（增强型），每个滤波器组x由2个32为寄存器，CAN_FxR1和CAN_FxR2组成。
STM32每个过滤器组的位宽都可以独立配置，以满足应用程序的不同需求。根据位宽的不同，每个过滤器组可提供：
● 1个32位过滤器，包括：STDID[10:0]、EXTID[17:0]、IDE和RTR位
● 2个16位过滤器，包括：STDID[10:0]、IDE、RTR和EXTID[17:15]位
此外过滤器可配置为，屏蔽位模式和标识符列表模式。
在屏蔽位模式下，标识符寄存器和屏蔽寄存器一起，指定报文标识符的任何一位，应该按照“必须匹配”或“不用关心”处理。
而在标识符列表模式下，屏蔽寄存器也被当作标识符寄存器用。因此，不是采用一个标识符加一个屏蔽位的方式，而是使用2个标识符寄存器。接收报文标识符的每一位都必须跟过滤器标识符相同。

一般也都是使用标识符列表模式，这里使用的也是标识符列表模式。滤波过程举例如下：
这里写图片描述

在程序中就是：

//要过滤的ID高位 
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdHigh=0X00;  
//要过滤的ID低位                 
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdLow= (((u32)0x1314<<3)|CAN_ID_EXT|CAN_RTR_DATA)&0xFFFF; 

//过滤器屏蔽标识符的高16位值
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdHigh=0xFFFF;   
//过滤器屏蔽标识符的低16位值         
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdLow=0xFFFF;

这里的CAN_FilterId和CAN_FilterMaskId是配合使用的，意思是CAN_FilterId指出需要屏蔽ID的什么内容，什么格式；CAN_FilterMaskId是指CAN_FilterId的每一位是否需要过滤，若CAN_FilterMaskId在某位上是1的话，ID对应位上的数值就必须和CAN_FilterId该位上的一样，保持一致，反之则是“不关心”。

上述程序的设置的含义就是：只接收来自0x1314的数据，屏蔽其他ID的数据。

二、程序思路

这里准备做一个主机与从机的通信，主要用扩展标识符ExtId来区分，分配的标识符是：
主机：0x1314
从机：0x1311

主机负责接收所有从机的数据，不需要过滤，用扩展标识符ExtId来区分不同从机的数据；主机还可以向不同从机发送信息。而从机则只接收来自主机的数据，同样用扩展标识符ExtId来区分是否是发向自己的数据；同时，也能够向主机发送信息。

三、相关代码

代码也是非常简单的，这里贴出了主机和从机的can.c和can.h两个文件。

从机相关代码

can.c文件

#include "can.h"

/* 在中断处理函数中返回 */
//__IO uint32_t ret = 0;

//接收数据缓冲器
u8 RxBuf[5];
u8 Rx_flag=0;

void CAN1_Init(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; 
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
    CAN_InitTypeDef        CAN_InitStructure;
    CAN_FilterInitTypeDef  CAN_FilterInitStructure;

    /* 复用功能和GPIOB端口时钟使能*/    
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO | RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);                                                                      

    /* CAN1 模块时钟使能 */
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_CAN1, ENABLE); 

    /* Configure CAN pin: RX */  // PB8
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;       //上拉输入
    GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);

    /* Configure CAN pin: TX */   // PB9
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;     //复用推挽输出
    GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);

    //#define GPIO_Remap_CAN    GPIO_Remap1_CAN1 本实验没有用到重映射I/O
    GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap1_CAN1, ENABLE);

    //CAN_NVIC_Configuration(); //CAN中断初始化   
    /* Configure the NVIC Preemption Priority Bits */  
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_0);

    #ifdef  VECT_TAB_RAM  
      /* Set the Vector Table base location at 0x20000000 */ 
      NVIC_SetVectorTable(NVIC_VectTab_RAM, 0x0); 
    #else  /* VECT_TAB_FLASH  */
      /* Set the Vector Table base location at 0x08000000 */ 
      NVIC_SetVectorTable(NVIC_VectTab_FLASH, 0x0);   
    #endif

    /* enabling interrupt */
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=USB_LP_CAN1_RX0_IRQn;;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

    //CAN_INIT();//CA初始化N模块 
    /* CAN register init */
    CAN_DeInit(CAN1);                       //将外设CAN的全部寄存器重设为缺省值
    CAN_StructInit(&CAN_InitStructure);     //把CAN_InitStruct中的每一个参数按缺省值填入

    /* CAN cell init */
    CAN_InitStructure.CAN_TTCM=DISABLE;         //没有使能时间触发模式
    CAN_InitStructure.CAN_ABOM=DISABLE;         //没有使能自动离线管理
    CAN_InitStructure.CAN_AWUM=DISABLE;         //没有使能自动唤醒模式
    CAN_InitStructure.CAN_NART=DISABLE;         //没有使能非自动重传模式
    CAN_InitStructure.CAN_RFLM=DISABLE;         //没有使能接收FIFO锁定模式
    CAN_InitStructure.CAN_TXFP=DISABLE;         //没有使能发送FIFO优先级
    CAN_InitStructure.CAN_Mode=CAN_Mode_Normal; //CAN设置为正常模式
    CAN_InitStructure.CAN_SJW=CAN_SJW_1tq;      //重新同步跳跃宽度1个时间单位
    CAN_InitStructure.CAN_BS1=CAN_BS1_3tq;      //时间段1为3个时间单位
    CAN_InitStructure.CAN_BS2=CAN_BS2_2tq;      //时间段2为2个时间单位
    CAN_InitStructure.CAN_Prescaler=60;         //时间单位长度为60 
    CAN_Init(CAN1,&CAN_InitStructure);          //波特率为：72M/2/60(1+3+2)=0.1 即波特率为100KBPs

    // CAN filter init 过滤器，注意，只接收主机发过来的数据，屏蔽其他数据
    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterNumber=1;                     //指定过滤器为1
    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMode=CAN_FilterMode_IdMask;   //指定过滤器为标识符屏蔽位模式
    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterScale=CAN_FilterScale_32bit;  //过滤器位宽为32位

    //CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdHigh= (((u32)0x1314<<3)&0xFFFF0000)>>16;  
    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdHigh=0X00;                  //要过滤的ID高位 
    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdLow= (((u32)0x1314<<3)|CAN_ID_EXT|CAN_RTR_DATA)&0xFFFF; //要过滤的ID低位 

    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdHigh=0xFFFF;            //过滤器屏蔽标识符的高16位值
    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdLow=0xFFFF;             //过滤器屏蔽标识符的低16位值
    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterFIFOAssignment=CAN_FIFO0;     //设定了指向过滤器的FIFO为0
    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterActivation=ENABLE;            //使能过滤器
    CAN_FilterInit(&CAN_FilterInitStructure);                       //按上面的参数初始化过滤器

    /* CAN FIFO0 message pending interrupt enable */ 
    CAN_ITConfig(CAN1,CAN_IT_FMP0, ENABLE);                         //使能FIFO0消息挂号中断
}

/* 发送两个字节的数据*/
u8 CAN_SetMsg(u8 Data1,u8 Data2)
{ 
    u8 mbox;
    u16 i=0; 
    CanTxMsg TxMessage;  

    TxMessage.StdId=0x0000;     //标准标识符为0x00
    TxMessage.ExtId=0x1311;     //扩展标识符0x1311,可以更改该标识符以示区分不同从机
    TxMessage.IDE=CAN_ID_EXT;   //使用扩展标识符
    TxMessage.RTR=CAN_RTR_DATA; //为数据帧
    TxMessage.DLC=2;            //消息的数据长度为2个字节
    TxMessage.Data[0]=Data1;    //第一个字节数据
    TxMessage.Data[1]=Data2;    //第二个字节数据 

    //发送数据
    mbox= CAN_Transmit(CAN1, &TxMessage);  
    while((CAN_TransmitStatus(CAN1, mbox)==CAN_TxStatus_Failed)&&(i<0XFFF))
        i++;    //等待发送结束
    if(i>=0XFFF)
        return 0;
    return 1;
}
u8 CAN_GetMsg(u8 *msg1,u8 *msg2)
{
    if(Rx_flag == 1)//发现数据
    {
        *msg1=RxBuf[0];
        *msg2=RxBuf[1];
        Rx_flag=0;//数据已经取走，可以更新数据
        return 1;
    }else
        return 0;
}
/* USB中断和CAN接收中断服务程序，USB跟CAN公用I/O，这里只用到CAN的中断。 */
void USB_LP_CAN1_RX0_IRQHandler(void)
{

  CanRxMsg RxMessage;

  RxMessage.StdId=0x00;
  RxMessage.ExtId=0x00;
  RxMessage.IDE=0;
  RxMessage.DLC=0;
  RxMessage.FMI=0;
  RxMessage.Data[0]=0x00;
  RxMessage.Data[1]=0x00;    

  CAN_Receive(CAN1,CAN_FIFO0, &RxMessage); //接收FIFO0中的数据  

  if(Rx_flag == 0)//数据已取走或者缓冲器为空
    {
        RxBuf[0]=RxMessage.Data[0];
        RxBuf[1]=RxMessage.Data[1];
        Rx_flag=1;//数据已经备好，等待取走
    }

}

can.h文件

#ifndef __CAN_H
#define __CAN_H

#include "sys.h"

void CAN1_Init(void);
u8 CAN_SetMsg(u8 Data1,u8 Data2);
u8 CAN_GetMsg(u8 *msg1,u8 *msg2);

#endif /* __CAN_H */
主机相关代码

这里主机代码大部分是和从机类似的，就只贴出不同的地方了。
can.c文件：

#include "can.h"

/* 在中断处理函数中返回 */
//__IO uint32_t ret = 0;

void CAN1_Init(void)
{
    ......//以上与从机部分相同

    //CAN filter init 过滤器，已经设置为任意，可以通过ExtId标识符区分从机代号
    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterNumber=1;                     //指定过滤器为1
    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMode=CAN_FilterMode_IdMask;   //指定过滤器为标识符屏蔽位模式
    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterScale=CAN_FilterScale_32bit;  //过滤器位宽为32位
    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdHigh=0x0000;                //过滤器标识符的高16位值
    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdLow=CAN_ID_EXT|CAN_RTR_DATA;//过滤器标识符的低16位值
    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdHigh=0x0000;            //过滤器屏蔽标识符的高16位值
    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdLow=0x0000;             //过滤器屏蔽标识符的低16位值
    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterFIFOAssignment=CAN_FIFO0;     //设定了指向过滤器的FIFO为0
    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterActivation=ENABLE;            //使能过滤器
    CAN_FilterInit(&CAN_FilterInitStructure);                       //按上面的参数初始化过滤器

    /* CAN FIFO0 message pending interrupt enable */ 
    CAN_ITConfig(CAN1,CAN_IT_FMP0, ENABLE);                         //使能FIFO0消息挂号中断
}

//接收数据缓冲器
u8 CAN_RX_BUF[CAN_RX_LEN]={0};     //接收缓冲,最大USART_REC_LEN个字节.
//接收标志位
u8 Rx_flag=0;
/* USB中断和CAN接收中断服务程序，USB跟CAN公用I/O，这里只用到CAN的中断。 */
void USB_LP_CAN1_RX0_IRQHandler(void)
{
    u8 i=0;
    CanRxMsg RxMessage;

    RxMessage.StdId=0x00;
    RxMessage.ExtId=0x00;
    RxMessage.IDE=0;
    RxMessage.DLC=0;
    RxMessage.FMI=0;

    CAN_Receive(CAN1,CAN_FIFO0, &RxMessage); //接收FIFO0中的数据  

    if(Rx_flag == 0)//数据已取走或者缓冲器为空
    {
        if((RxMessage.DLC) == 2)//是否收到2位字节数据
        {
             CAN_RX_BUF[0]=RxMessage.Data[0];
             CAN_RX_BUF[1]=RxMessage.Data[1];     
        }
    }

} 

/* 发送两个字节的数据*/
u8 CAN_SendMsg(u8* data1, u8* data2)
{ 
    u8 mbox;
    u16 i=0; 
    CanTxMsg TxMessage;  

    TxMessage.StdId=0x0000;     //标准标识符为0x00
    TxMessage.ExtId=0x1314;     //扩展标识符0x0000
    TxMessage.IDE=CAN_ID_EXT;   //使用扩展标识符
    TxMessage.RTR=CAN_RTR_DATA; //为数据帧
    TxMessage.DLC=2;            //消息的数据长度为2个字节
    TxMessage.Data[0]=Data1;    //第一个字节数据
    TxMessage.Data[1]=Data2;    //第二个字节数据 

    //发送数据
    mbox= CAN_Transmit(CAN1, &TxMessage);  
    while((CAN_TransmitStatus(CAN1, mbox)==CAN_TxStatus_Failed)&&(i<0XFFF))
        i++;    //等待发送结束
    if(i>=0XFFF)
        return 0;//发送失败
    return 1;//发送成功 
}
u8 CAN_GetMsg(u8 *msg1,u8 *msg2)
{
    if(Rx_flag == 1)//发现数据
    {
        *msg1=CAN_RX_BUF[0];
        *msg2=CAN_RX_BUF[1];
        Rx_flag=0;//数据已经取走，可以更新数据
        return 1;
    }else
        return 0;
}
void Clear_canBuffer(void)
{
    Rx_flag=0;//清楚接收标志位
    memset(CAN_RX_BUF, 0, sizeof(u8)*CAN_RX_LEN);//清空缓冲区
}
u8 Check_canRX(void)
{
    return (Rx_flag == 6);
}

can.h文件：

#ifndef __CAN_H
#define __CAN_H

#include "sys.h"
#include "string.h"

#define CAN_RX_LEN          30          //定义最大接收字节数 

extern u8  CAN_RX_BUF[CAN_RX_LEN]; //接收缓冲,最大USART_REC_LEN个字节.末字节为换行符 

void CAN1_Init(void);
u8 CAN_SendMsg(u8* data1, u8* data2);
u8 CAN_GetMsg(u8 *msg1,u8 *msg2);

#endif /* __CAN_H */
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