CAN总线学习笔记 | STM32的CAN环回测试

点击下方名片关注公众号

文中介绍了CAN协议的基础知识，以及STM32F4芯片的CAN控制器相关知识，下面将通过实例，利用STM32CubeMX图形化配置工具，来实现CAN通讯的环回测试

1. STM32CubeMX配置

⏩ CAN是挂载在APB1总线上，设置PCLK1时钟频率到最大45MHz

⏩ 激活CAN1，配置位时序参数，其他基本参数以及工作模式（此处设置为Loopback环回模式）

CAN波特率的计算公式：只需要知道BS1和BS2的设置，以及APB1的时钟频率，就可以方便的计算出波特率。比如设置TS1=8、TS2=6和BRP=6，在APB1频率为45Mhz的条件下，即可得到CAN通信的波特率=45000/6/(8+6+1)=500Kbps

⏩ 激活USART1作为调试串口，配置相关LED对应的GPIO引脚作为指示灯

2. MDK-ARM编程

2.1 几个重要的结构体

⏩ 主控寄存器 CAN_MCR：负责管理 CAN 的工作模式

typedef struct
{
  uint32_t Prescaler;       /* 配置 CAN 外设的时钟分频，可设置为 1-1024*/
  uint32_t Mode;            /* 配置 CAN 的工作模式，回环或正常模式 */
  uint32_t SyncJumpWidth;   /* 配置 SJW 极限值 */
  uint32_t TimeSeg1;        /* 配置 BS1 段长度 */
  uint32_t TimeSeg2;        /* 配置 BS2 段长度 */
  FunctionalState TimeTriggeredMode;    /* 是否使能 TTCM 时间触发功能 */
  FunctionalState AutoBusOff;           /* 是否使能 ABOM 自动离线管理功能 */
  FunctionalState AutoWakeUp;           /* 是否使能 AWUM 自动唤醒功能 */
  FunctionalState AutoRetransmission;   /* 是否使能 NART 自动重传功能 */
  FunctionalState ReceiveFifoLocked;    /* 是否使能 RFLM 锁定 FIFO 功能 */
  FunctionalState TransmitFifoPriority; /* 配置 TXFP 报文优先级的判定方法 */
} CAN_InitTypeDef;

⏩ 发送及接收头结构体：主要用于构造发送报文，以及接收报文。收发发文时，需要自定义头结构体变量

typedef struct
{
  uint32_t StdId;       /* 存储报文的标准标识符 11 位，0-0x7FF. */
  uint32_t ExtId;       /* 存储报文的扩展标识符 29 位，0-0x1FFFFFFF. */
  uint32_t IDE;        /* 存储 IDE 扩展标志 */
  uint32_t RTR;        /* 存储 RTR 远程帧标志 */
  uint32_t DLC;        /* 存储报文数据段的长度，0-8 */
  FunctionalState TransmitGlobalTime; 
} CAN_TxHeaderTypeDef;

typedef struct
{
  uint32_t StdId;      /* 存储报文的标准标识符 11 位，0-0x7FF. */
  uint32_t ExtId;      /* 存储报文的扩展标识符 29 位，0-0x1FFFFFFF. */
  uint32_t IDE;        /* 存储 IDE 扩展标志 */
  uint32_t RTR;        /* 存储 RTR 远程帧标志 */
  uint32_t DLC;        /* 存储报文数据段的长度，0-8 */
  uint32_t Timestamp; 
  uint32_t FilterMatchIndex; 
} CAN_RxHeaderTypeDef;

⏩ 过滤器结构体：STM32CubeMX不会初始化过滤器的相关内容，需要自己添加

typedef struct
{
  uint32_t FilterIdHigh;         /*CAN_FxR1 寄存器的高 16 位 */
  uint32_t FilterIdLow;          /*CAN_FxR1 寄存器的低 16 位 */
  uint32_t FilterMaskIdHigh;     /*CAN_FxR2 寄存器的高 16 位 */
  uint32_t FilterMaskIdLow;      /*CAN_FxR2 寄存器的低 16 位 */
  uint32_t FilterFIFOAssignment; /* 设置经过筛选后数据存储到哪个接收 FIFO */
  uint32_t FilterBank;           /* 筛选器编号，范围0-27，CAN1是0-13，CAN2是14-27 */
  uint32_t FilterMode;           /* 筛选器模式 */
  uint32_t FilterScale;          /* 设置筛选器的尺度 */
  uint32_t FilterActivation;     /* 是否使能本筛选器 */
  uint32_t SlaveStartFilterBank; /* CAN2起始过滤器组 */
} CAN_FilterTypeDef;

2.2 程序编写

⏩ 生成工程后，打开can.c文件，可见STM32CubeMX已经对位时序参数、其他基本参数以及工作模式进行了初始化。但是并没有初始化过滤器的相关内容，因此需要我们自己添加，并在CAN初始化时调用

//下面的设置只使能了FIFO0，并不过滤任何消息
void CAN_Filter_Config(){
  CAN_FilterTypeDef sFilterConfig;
 
  sFilterConfig.FilterBank = 0;      //筛选器编号, CAN1是0-13, CAN2是14-27
  sFilterConfig.FilterMode = CAN_FILTERMODE_IDMASK; //采用掩码模式
  sFilterConfig.FilterScale = CAN_FILTERSCALE_32BIT; //设置筛选器的尺度, 采用32位
  sFilterConfig.FilterIdHigh = 0X0000;    //过滤器ID高16位,即CAN_FxR1寄存器的高16位
  sFilterConfig.FilterIdLow = 0X0000;     //过滤器ID低16位,即CAN_FxR1寄存器的低16位
  sFilterConfig.FilterMaskIdHigh = 0X0000;   //过滤器掩码高16位,即CAN_FxR2寄存器的高16位
  sFilterConfig.FilterMaskIdLow = 0X0000;    //过滤器掩码低16位,即CAN_FxR2寄存器的低16位
  sFilterConfig.FilterFIFOAssignment = CAN_RX_FIFO0; //设置经过筛选后数据存储到哪个接收FIFO
  sFilterConfig.FilterActivation = ENABLE;   //是否使能本筛选器
  sFilterConfig.SlaveStartFilterBank = 14;   //指定为CAN1分配多少个滤波器组
 
  if(HAL_CAN_ConfigFilter(&hcan1, &sFilterConfig) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}

⏩ 编写发送和接收数据函数：此处将格式固定为标准数据帧，ID为12

uint8_t CAN1_Send_Msg(uint8_t *msg, uint8_t len){
  uint16_t i = 0;
  uint32_t txMailBox;
  uint8_t send_buf[8];
 
  txHeader.StdId = 12;
  txHeader.ExtId = 12;
  txHeader.IDE = CAN_ID_STD;
  txHeader.RTR = CAN_RTR_DATA;
  txHeader.DLC = len;
 
  for(i = 0; i < len; i++)
    send_buf[i] = msg[i];
 
  if(HAL_CAN_AddTxMessage(&hcan1, &txHeader, send_buf, &txMailBox) != HAL_OK)
    return 1; 
  return 0;
}

uint8_t CAN1_Recv_Msg(uint8_t *buf){
  uint16_t i = 0; 
  HAL_CAN_GetRxMessage(&hcan1, CAN_RX_FIFO0, &rxHeader, buf);
 
  if(rxHeader.IDE == CAN_ID_STD)
    printf("StdId ID: %d\r\n", rxHeader.StdId);
  else
    printf("ExtId ID: %d\r\n", rxHeader.ExtId);
 
  printf("CAN IDE: %d\r\n", rxHeader.IDE);
  printf("CAN RTR: %d\r\n", rxHeader.RTR);
  printf("CAN DLC: %d\r\n", rxHeader.DLC);
  printf("Recv Data: ");
 
  for(i = 0; i < rxHeader.DLC; i++)
    printf("%c",buf[i]);
 
  printf("\n");
  return rxHeader.DLC;
}

⏩ 默认Cubemx生成的代码并没有can start，没有调用HAL_CAN_Start(&hcan1) 来使能CAN，因此需要在CAN初始化代码中添加

void MX_CAN1_Init(void){
  ......
  /* USER CODE BEGIN CAN1_Init 2 */
  CAN_Filter_Config();
  HAL_CAN_Start(&hcan1); 
  /* USER CODE END CAN1_Init 2 */
}

⏩ 主函数main.c中，代码如下

int main(void){
  HAL_Init();
  SystemClock_Config();
  MX_GPIO_Init();
  MX_CAN1_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
  uint8_t ret,i;
  printf("CAN Testing....!\r\n");
  uint8_t txdata[8] = {76, 79, 79, 80, 66, 65, 67, 75};
  uint8_t rxdata[8];
   /* USER CODE END 2 */
   /* Infinite loop */
   /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB,GPIO_PIN_1);
    HAL_Delay(1000);
    printf("Start Send data...\r\n");
  
    ret = CAN1_Send_Msg(txdata, 8);
    if(ret == 0)
      printf("CAN Send success!\r\n");
    else 
      printf("CAN Send failed!\r\n");
  
    CAN1_Recv_Msg(rxdata); 
    printf("+++++++++++++++++++++++++++++++\r\n");
    /* USER CODE END WHILE */
    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}