CAN，Controller Area Network（控制器局域網(wǎng)絡(luò)），在汽車(chē)電子、工業(yè)控制領(lǐng)域的應(yīng)用比較多，通常用于局域組網(wǎng)。

這是第9篇學(xué)習(xí)分享文章，《STM32學(xué)習(xí)筆記》之CAN總線(xiàn)收發(fā)數(shù)據(jù)常見(jiàn)問(wèn)題分析。

CAN總線(xiàn)和UART、I2C、SPI總線(xiàn)最大的區(qū)別主要在于取消了傳統(tǒng)的地址編碼方式，理論上講總線(xiàn)上的互聯(lián)節(jié)點(diǎn)數(shù)不受限制，擁有強(qiáng)大的握手與出錯(cuò)管理及重發(fā)機(jī)制，具有很強(qiáng)的抗干擾能力。

STM32 CAN 基礎(chǔ)內(nèi)容

CAN網(wǎng)絡(luò)中主要由CAN控制器和CAN收發(fā)器組成，大部分STM32內(nèi)部都集成了CAN控制器，如果需要使用CAN功能，還需要在外部連接一個(gè)CAN收發(fā)器才能使用。

STM32內(nèi)部集成的CAN控制器，支持 2.0A 和 B 版本的 CAN 協(xié)議。還有通信速度更快的CAN FD、 CAN XL，目前一部分STM32支持CAN FD（比如STM32H7）。

下面結(jié)合STM32F4描述一下關(guān)于CAN基本的信息：

1. CAN總線(xiàn)

CAN總線(xiàn)上的數(shù)據(jù)是基于差分信號(hào)，通常只有兩根線(xiàn)：CAN_L和CAN_H。從STM32芯片引出來(lái)的兩個(gè)信號(hào)腳CAN發(fā)送和CAN接收，有點(diǎn)類(lèi)似UART的收發(fā)引腳，但內(nèi)部控制邏輯完全不一樣。經(jīng)過(guò)CAN收發(fā)器后形成兩根信號(hào)線(xiàn)CAN_L和CAN_H掛到CAN總線(xiàn)上。

2. CAN波特率

CAN 總線(xiàn)屬于異步通信，和UART類(lèi)似，因此具有通信的波特率，標(biāo)準(zhǔn) CAN?波特率通常支持高達(dá) 1 Mb/s。當(dāng)然，也可以配置成500Kb/s、?250Kb/s等。

CAN?波特率由多個(gè)參數(shù)決定，下面章節(jié)會(huì)講述波特率配置。

3. CAN發(fā)送

STM32集成的CAN控制器支持三個(gè)發(fā)送郵箱，也就是說(shuō)可以支持隊(duì)列發(fā)送消息（數(shù)據(jù)），如果同一時(shí)間發(fā)送數(shù)據(jù)比較多，使用郵箱就比較高效，不用消耗CPU資源，CAN控制器自動(dòng)發(fā)送，直到完成。

4. CAN接收

和發(fā)送類(lèi)似，CAN接收支持接收FIFO，可以連續(xù)接收多個(gè)消息（數(shù)據(jù)），CPU空閑了再去處理接收到的數(shù)據(jù)。

同時(shí)，CAN控制器還支持接收過(guò)濾配置，也就是說(shuō)，有些數(shù)據(jù)我不需要，CAN控制器可以自動(dòng)過(guò)濾掉。

通過(guò)一張CAN框圖來(lái)認(rèn)識(shí)CAN控制器：

關(guān)于CAN的更多信息，可以參看芯片對(duì)應(yīng)的手冊(cè)和CAN相關(guān)協(xié)議資料。

STM32 CAN?常規(guī)配置

STM32 CAN控制器需要配置的參數(shù)比較多，對(duì)于初學(xué)者而言，重點(diǎn)就是波特率。如果你只使用一些基本的功能，不使用的功能建議參考官方代碼默認(rèn)配置即可。

1. CAN引腳時(shí)鐘配置

引腳和時(shí)鐘是使用外設(shè)基本的配置，比如F4例程：

GPIO_InitTypeDef ?GPIO_InitStructure;
RCC_AHB1PeriphClockCmd(CAN_GPIO_CLK, ENABLE);RCC_APB1PeriphClockCmd(CAN_CLK, ENABLE);
GPIO_PinAFConfig(CAN_GPIO_PORT, CAN_RX_SOURCE, CAN_AF_PORT);GPIO_PinAFConfig(CAN_GPIO_PORT, CAN_TX_SOURCE, CAN_AF_PORT);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = CAN_RX_PIN | CAN_TX_PIN;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd ?= GPIO_PuPd_UP;GPIO_Init(CAN_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);

2. CAN常規(guī)配置

這些基本參數(shù)，需要進(jìn)一步功能的作用，默認(rèn)DISABLE。

CAN_InitTypeDef CAN_InitStructure;
CAN_InitStructure.CAN_TTCM = DISABLE;CAN_InitStructure.CAN_ABOM = DISABLE;CAN_InitStructure.CAN_AWUM = DISABLE;CAN_InitStructure.CAN_NART = DISABLE;CAN_InitStructure.CAN_RFLM = DISABLE;CAN_InitStructure.CAN_TXFP = DISABLE;CAN_InitStructure.CAN_Mode = CAN_Mode_Normal;

3. CAN波特率配置

波特率是第一步需要掌握的，波特率不對(duì)，就不能正常通信。波特率 =?時(shí)鐘?÷ Prescaler ÷?（SJW + BS1 + BS2）；

比如：42M / 2 /?(1 + 12 +8)?=?1M

CAN_InitStructure.CAN_SJW = CAN_SJW_1tq;CAN_InitStructure.CAN_BS1 = CAN_BS1_12tq;CAN_InitStructure.CAN_BS2 = CAN_BS2_8tq;CAN_InitStructure.CAN_Prescaler = 2;

4. CAN過(guò)濾配置
CAN過(guò)濾是相對(duì)更高級(jí)的功能，建議深入了解，否則建議默認(rèn)配置即可。

CAN_FilterInitTypeDef ?CAN_FilterInitStructure;CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterNumber = 0;CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMode = CAN_FilterMode_IdMask;CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterScale = CAN_FilterScale_32bit;CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdHigh = 0x0000;CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdLow = 0x0000;CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdHigh = 0x0000;CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdLow = 0x0000;CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterFIFOAssignment = 0;CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterActivation = ENABLE;CAN_FilterInit(&CAN_FilterInitStructure);

以上是通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫(kù)配置的參數(shù)，使用STM32CubeMX就可以很輕松的一鍵配置了。

對(duì)CAN有一定基礎(chǔ)了解，同時(shí)掌握HAL庫(kù)使用方法的人，建議直接使用STM32CubemMX 配置并生成初始化代碼。

STM32 CAN 常見(jiàn)問(wèn)題

STM32的CAN控制器功能相對(duì)比較強(qiáng)大，實(shí)際開(kāi)發(fā)過(guò)程中容易遇到問(wèn)題，軟件硬件都有可能導(dǎo)致通信異常，下面整理幾點(diǎn)常見(jiàn)問(wèn)題。

問(wèn)題一：CAN總線(xiàn)接線(xiàn)問(wèn)題

CAN控制器出來(lái)的信號(hào)為CAN_TX和CAN_RX，有點(diǎn)類(lèi)似UART，但它和外面的收發(fā)器接法是TX對(duì)應(yīng)TX，不是UART交叉連接。

同時(shí)，CAN總線(xiàn)和485類(lèi)似是差分信號(hào)，具有極性。通常CAN總線(xiàn)只有兩根線(xiàn)CAN_L和CAN_H。

上面指出來(lái)的兩點(diǎn)，任意一處接線(xiàn)錯(cuò)誤都會(huì)導(dǎo)致通信失敗。所以，建議參考官方給出的電路原理圖。

問(wèn)題二：通信波特率配置問(wèn)題

CAN屬于異步通信，如果波特率不對(duì)，就會(huì)通信失敗，或者接收到亂碼。影響波特率的因素有很多：CAN時(shí)鐘、分頻值、位時(shí)序。

CAN時(shí)鐘也就是RCC出來(lái)進(jìn)入CAN控制器的APB時(shí)鐘，比如上面代碼中配置的是APB1，42M時(shí)鐘。（一定要分清，不能認(rèn)為是84M）。

位時(shí)序也是比較重要的一個(gè)配置，包含同步段、位段等，需要根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整對(duì)應(yīng)的值。

問(wèn)題三：CAN接收數(shù)據(jù)丟包問(wèn)題

通常來(lái)說(shuō)，CAN組網(wǎng)之后，總線(xiàn)上的數(shù)據(jù)量比較大，如果你配置或者處理不正確，就會(huì)導(dǎo)致丟失數(shù)據(jù)的情況。

1. CAN接收數(shù)據(jù)，通常使用中斷

CAN中斷入口和CAN中斷函數(shù)處理比較容易引起數(shù)據(jù)丟失的問(wèn)題。

有些CAN中斷入口和其它外設(shè)的共用，比如STM32F103的CAN和USB共用一個(gè)中斷入口。

通信時(shí)，由于CAN中斷頻率較高，中斷函數(shù)不能占用太多時(shí)間，通常來(lái)說(shuō)，只對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行一些簡(jiǎn)單搬運(yùn)處理，不建議在中斷程序里處理較為復(fù)雜的邏輯或算法運(yùn)算。

2. 雙CAN過(guò)濾器管理問(wèn)題

部分STM32芯片具有雙CAN模塊，從整體功能上講，兩個(gè)CAN是獨(dú)立的。但是，兩個(gè)CAN共用過(guò)濾器管理模塊，對(duì)于STM32芯片來(lái)講，該過(guò)濾器控制模塊由CAN1統(tǒng)一管理，所以即使只是單獨(dú)使用CAN2進(jìn)行收發(fā)，也須開(kāi)啟CAN1，否則會(huì)因?yàn)檫^(guò)濾器未能開(kāi)啟，導(dǎo)致單獨(dú)使用CAN2時(shí)無(wú)法收發(fā)的情形。

3.CAN接收過(guò)濾

CAN總線(xiàn)接收可以通過(guò)配置，對(duì)一些“無(wú)用”或不需要的信息進(jìn)行過(guò)濾，換言之即對(duì)總線(xiàn)上的信息選擇性地進(jìn)行接收。這個(gè)功能也算是CAN總線(xiàn)的高級(jí)功能，只有深入理解該功能之后方能靈活使用之。否則會(huì)因?yàn)檫^(guò)濾配置不當(dāng)導(dǎo)致收發(fā)異常。

關(guān)注微信公眾號(hào)“STM32”了解最新信息