2018年09月02日 | 使用STM32F103做CAN的收发通信

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。 

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： 

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<

    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 */