CAN学习笔记3：STM32 CAN控制器介绍

STM32 CAN控制器

1 概述

STM32 CAN控制器（bxCAN），支持CAN 2.0A 和 CAN 2.0B Active版本协议。CAN 2.0A 只能处理标准数据帧且扩展帧的内容会识别错误，而CAN 2.0B Active 可以处理标准数据帧和扩展数据帧。

2 bxCAN 特性

1. 波特率最高可达1M bps
2. 支持时间触发通信（CAN的硬件内部定时器可以在TX/RX的帧起始位的采样点位置生成时间戳）
3. 具有3级发送邮箱
4. 具有3级深度的2个接收FIFO
5. 可变的过滤器组（最多28个）

3 CAN的内容

3.1 CAN框图

① CAN内核
包含各种控制/状态/配置寄存器，可以配置模式、波特率等
②发送邮箱
用来缓存待发送的报文，最多可以缓存3个报文
③接收FIFO
缓存接收到的有效报文
④接收过滤器
筛选有效报文

3.2 CAN 控制器模式

CAN的控制器模式有工作模式、测试模式和调试模式。

3.2.1 工作模式

CAN控制器的工作模式有三种：初始化模式、正常模式和睡眠模式。工作流程如下图：

3.2.2 测试模式

CAN控制器的测试模式有三种：静默模式、环回模式和环回静默模式。在初始化模式下进行配置。

3.3 接收过滤器

屏蔽位寄存器中位值为1，表示与ID要必须匹配；位值为0，表示可不与ID匹配。
在使能过滤器情况下，总线上广播的报文ID与过滤器的配置都不匹配，CAN控制器会丢弃该报文，不会进入到接收FIFO中。
注意：标识符选择位IDE和帧类型RTR需要一致。不同过滤器组的工作模式可以设置为不同。

3.4 CAN控制器位时许

4 CAN是如何工作的（CAN框图）

4.1 CAN通信框图简化版

5 CAN的代码配置流程

1. 使能 GPIO 时钟及配置 GPIO；
2. 使能 CAN 外设时钟；
3. 配置 CAN 外设的工作模式、位时序以及波特率；
4. 配置筛选器的工作模式；
5. 配置 CAN 中断；
6. 使能接收中断；
7. 编写测试程序，手法报文并校验。

6 相关寄存器

6.1 CAN主控制/状态寄存器

1. CAN_MCR.RFLM 接收FIFO锁定模式（Receive FIFO locked mode）
   作用：当该位设置为‘0’时，在接收溢出时 FIFO 未被锁定，当接收 FIFO 的报文未被读出，下一条收到的报文会覆盖原有的报文；当该位设置为‘1’时，在接收溢出时 FIFO 被锁定，当接收 FIFO 的报文未被读取，下一个收到的报文会丢弃。
2. CAN_MCR.TXFP 发送 FIFO 优先级（Transmit FIFO pripority）
   作用：当有多个报文在等待发送时，该位决定这些报文的发送顺序。当该位为’0’时，优先级由报文的标识符来决定；当该位为‘1’时，优先级由发送请求的顺序来决定。
3. CAN_MCR.INRQ 初始化请求（Initialization request）
   作用：软件对该位清’0’可使CAN从初始化模式进入正常工作模式：当CAN在接收引脚检测到连续的11个隐性位后，CAN就达到同步，并为接收和发送数据作好准备了。为此，硬件相应地对CAN_MSR寄存器的INAK位清’0’。
   软件对该位置’1‘可使CAN从正常工作模式进入初始化模式：一旦当前的CAN活动(发送或接收)结束，CAN就进入初始化模式。相应地，硬件对CAN_MSR寄存器的INAK位置’1’。
4. CAN_MCR.RX CAN接收电平（CAN Rx sinal）
   作用：该位反应CAN接收引脚的实际电平
5. CAN_MCR.RXM 接收模式（Receive mode）
   作用：该位为‘1’表示CAN 当前为接收器
6. CAN_MCR.TXM 发送模式（Transmit mode）
   作用：该位为‘1’表示CAN 当前为发送器
7. CAN_MCR.INAK 初始化确认
   作用：该位由硬件置’1’，指示软件CAN模块正处于初始化模式。 该位是对软件请求进入初始化模式的确认(对CAN_MCR寄存器的INRQ位置’1’)。
   当CAN退出初始化模式时硬件对该位清’0’ (需要跟CAN总线同步)。这里跟CAN总线同步是指，硬件需要在CAN的RX引脚上检测到连续的11位隐性位。

6.2 CAN 发送邮箱寄存器

1. CAN_TSR.LOWx 邮箱 x 最低优先级标志
   作用：当多个邮箱在等待发送报文，且邮箱 x 的优先级最低时，硬件对该位置‘1’
   note:如果只有 1 个邮箱在等待，则 LOW[2:0]被清0
2. CAN_TSR.TMEx 发送邮箱x空
   作用：当邮箱 x 中没有等待发送的报文时，硬件对该位置‘1’
3. CAN_TSR.COME 邮箱号（Mailbox code）
   作用：表示下一个空的发送邮箱号。
4. CAN_TSR.TERRx 邮箱x发送失败（Trasmission error of mailbox x）
   作用：该位置‘1’，表示邮箱 x 发送失败
5. CAN_TSR.TXOKx 邮箱x发送成功（Tranmissiion OK of mailbox x）
   作用：该位置‘1’，表示邮箱 x 发送成功
6. CAN_TSR.RQCPx 邮箱x请求发送成功（Request completed mailbox x）
   作用：该位置‘1’，表示对邮箱 x 的请求发送完成

6.3 CAN 接收 FIFO 0寄存器

1. CAN_RF0R.FOVR0 FIFO 0 溢出（FIFO 0 overrun）
   作用：该位置‘1’，表示 FIFO 0已满，且收到的新的报文符文过滤条件。该位由软件清‘0’
2. CNA_RF0R.FULL0 FIFO 0 满（FIFO 0 overrun）
   作用：该位置‘1’，表示 FIFO 0中有 3 个报文
3. CAN_RF0R.FMP0 FIFO 0 报文数目（FIFO 0 message pending）
   作用：表示当前接收 FIFO 0 中存放的报文数目

6.4 CAN 过滤寄存器

1. CAN_FMR.FINIT 过滤器初始化模式（Filter init mode）
   作用：表示过滤器组的初始化模式，‘0’表示过滤器组工作在正常模式，‘1’表示过滤器组工作在初始化模式
2. CAN_FM1R.FBMx 过滤器模式（Filter mode）
   作用：表示过滤器组 x 的工作模式，‘0’表示过滤器组x的 2 个 32 位寄存器工作在标识符屏蔽位模式，‘1’表示过滤器组x的2个32位寄存器工作在标识符列表模式
3. CAN_FS1R.FSCx 过滤器位宽设置（Filter scale configuration）
   作用：设置过滤器的位宽，‘0’表示过滤器位宽为 2 个 16 位，‘1’表示过滤器位宽为单个 32 位。
4. CAN_FFA1R.FFAx 过滤器 x 关联FIFO（Filter FIFO assignment for filter x）
   作用：表示关联到某个 FIFO，‘0’表示过滤器被关联到 FIFO0，‘1’表示过滤器被关联到 FIFO1
   note：只有在设置 CAN_FMR.INIT == 1,使过滤器处于初始化模式下，才能对该寄存器写入。
5. CAN_FA1R.FACTx 过滤器激活（Filter active）
   作用：‘0’表示过滤器被禁用，‘1’表示过滤器被激活