STM32 CAN學(xué)習(xí)
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原來can總線有以下特點(diǎn)：
主要特點(diǎn)
?支持CAN協(xié)議2.0A和2.0B主動(dòng)模式
?波特率最高可達(dá)1兆位/秒
?支持時(shí)間觸發(fā)通信功能
發(fā)送
?3個(gè)發(fā)送郵箱
?發(fā)送報(bào)文的優(yōu)先級特性可軟件配置
?記錄發(fā)送SOF時(shí)刻的時(shí)間戳
接收
?3級深度的2個(gè)接收FIFO
?14個(gè)位寬可變的過濾器組－由整個(gè)CAN共享
?標(biāo)識符列表
?FIFO溢出處理方式可配置
?記錄接收SOF時(shí)刻的時(shí)間戳
可支持時(shí)間觸發(fā)通信模式
?禁止自動(dòng)重傳模式
?16位自由運(yùn)行定時(shí)器
?定時(shí)器分辨率可配置
?可在最后2個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)發(fā)送時(shí)間戳
管理
?中斷可屏蔽
?郵箱占用單獨(dú)1塊地址空間，便于提高軟件效率
看完這些特點(diǎn)后，疑問一個(gè)一個(gè)地出現(xiàn)，
1. 什么是時(shí)間觸發(fā)功能？
2. 發(fā)送郵箱是什么來的？
3. 報(bào)文是什么來的？
4. 什么叫時(shí)間戳？
5. 什么叫接收FIFO？
6. 什么叫過濾器？
好了，帶著疑問往下看，看完一遍后，
報(bào)文:
報(bào)文包含了將要發(fā)送的完整的數(shù)據(jù)信息
發(fā)送郵箱:
共有3個(gè)發(fā)送郵箱供軟件來發(fā)送報(bào)文。發(fā)送調(diào)度器根據(jù)優(yōu)先級決定哪個(gè)郵箱的報(bào)文先被發(fā)送。
接收過濾器:
共有14個(gè)位寬可變/可配置的標(biāo)識符過濾器組，軟件通過對它們編程，從而在引腳收到的報(bào)文中選擇它需要的報(bào)文，而把其它報(bào)文丟棄掉。
接收FIFO
共有2個(gè)接收FIFO，每個(gè)FIFO都可以存放3個(gè)完整的報(bào)文。它們完全由硬件來管理
工作模式
bxCAN有3個(gè)主要的工作模式：初始化、正常和睡眠模式。
初始化模式
*軟件通過對CAN_MCR寄存器的INRQ位置1，來請求bxCAN進(jìn)入初始化模式，然后等待硬件對CAN_MSR寄存器的INAK位置1來進(jìn)行確認(rèn)
*軟件通過對CAN_MCR寄存器的INRQ位清0，來請求bxCAN退出初始化模式，當(dāng)硬件對CAN_MSR寄存器的INAK位清0就確認(rèn)了初始化模式的退出。
*當(dāng)bxCAN處于初始化模式時(shí)，報(bào)文的接收和發(fā)送都被禁止，并且CANTX引腳輸出隱性位（高電平）
正常模式
在初始化完成后，軟件應(yīng)該讓硬件進(jìn)入正常模式，以便正常接收和發(fā)送報(bào)文。軟件可以通過對CAN_MCR寄存器的INRQ位清0，來請求從初始化模式進(jìn)入正常模式，然后要等待硬件對CAN_MSR寄存器的INAK位置1的確認(rèn)。在跟CAN總線取得同步，即在CANRX引腳上監(jiān)測到11個(gè)連續(xù)的隱性位（等效于總線空閑）后，bxCAN才能正常接收和發(fā)送報(bào)文。
過濾器初值的設(shè)置不需要在初始化模式下進(jìn)行，但必須在它處在非激活狀態(tài)下完成（相應(yīng)的FACT位為0）。而過濾器的位寬和模式的設(shè)置，則必須在初始化模式下，進(jìn)入正常模式前完成。
睡眠模式（低功耗）
*軟件通過對CAN_MCR寄存器的SLEEP位置1，來請求進(jìn)入這一模式。在該模式下，bxCAN的時(shí)鐘停止了，但軟件仍然可以訪問郵箱寄存器。
*當(dāng)bxCAN處于睡眠模式，軟件想通過對CAN_MCR寄存器的INRQ位置1，來進(jìn)入初始化式，那么軟件必須同時(shí)對SLEEP位清0才行
*有2種方式可以喚醒（退出睡眠模式）bxCAN：通過軟件對SLEEP位清0，或硬件檢測CAN總線的活動(dòng)。
工作流程
那么究竟can是怎樣發(fā)送報(bào)文的呢？
發(fā)送報(bào)文的流程為：
應(yīng)用程序選擇1個(gè)空發(fā)送郵箱；設(shè)置標(biāo)識符，數(shù)據(jù)長度和待發(fā)送數(shù)據(jù)；
然后對CAN_TIxR寄存器的TXRQ位置1，來請求發(fā)送。TXRQ位置1后，郵箱就不再是空郵箱；而一旦郵箱不再為空，軟件對郵箱寄存器就不再有寫的權(quán)限。TXRQ位置1后，郵箱馬上進(jìn)入掛號狀態(tài)，并等待成為最高優(yōu)先級的郵箱，參見發(fā)送優(yōu)先級。一旦郵箱成為最高優(yōu)先級的郵箱，其狀態(tài)就變?yōu)轭A(yù)定發(fā)送狀態(tài)。一旦CAN總線進(jìn)入空閑狀態(tài)，預(yù)定發(fā)送郵箱中的報(bào)文就馬上被發(fā)送（進(jìn)入發(fā)送狀態(tài)）。一旦郵箱中的報(bào)文被成功發(fā)送后，它馬上變?yōu)榭锗]箱；硬件相應(yīng)地對CAN_TSR寄存器的RQCP和TXOK位置1，來表明一次成功發(fā)送。
如果發(fā)送失敗，由于仲裁引起的就對CAN_TSR寄存器的ALST位置1，由于發(fā)送錯(cuò)誤引起的
就對TERR位置1。
原來發(fā)送的優(yōu)先級可以由標(biāo)識符和發(fā)送請求次序決定：
由標(biāo)識符決定
當(dāng)有超過1個(gè)發(fā)送郵箱在掛號時(shí)，發(fā)送順序由郵箱中報(bào)文的標(biāo)識符決定。根據(jù)CAN協(xié)議，標(biāo)識符數(shù)值最低的報(bào)文具有最高的優(yōu)先級。如果標(biāo)識符的值相等，那么郵箱號小的報(bào)文先被發(fā)送。
由發(fā)送請求次序決定
通過對CAN_MCR寄存器的TXFP位置1，可以把發(fā)送郵箱配置為發(fā)送FIFO。在該模式下，發(fā)送的優(yōu)先級由發(fā)送請求次序決定。
該模式對分段發(fā)送很有用。
時(shí)間觸發(fā)通信模式
在該模式下，CAN硬件的內(nèi)部定時(shí)器被激活，并且被用于產(chǎn)生時(shí)間戳，分別存儲在
CAN_RDTxR/CAN_TDTxR寄存器中。內(nèi)部定時(shí)器在接收和發(fā)送的幀起始位的采樣點(diǎn)位置被采樣，并生成時(shí)間戳（標(biāo)有時(shí)間的數(shù)據(jù)）。
接著又是怎樣接收報(bào)文的呢?
接收管理
接收到的報(bào)文，被存儲在3級郵箱深度的FIFO中。FIFO完全由硬件來管理，從而節(jié)省了CPU
的處理負(fù)荷，簡化了軟件并保證了數(shù)據(jù)的一致性。應(yīng)用程序只能通過讀取FIFO輸出郵箱，來讀取FIFO中最先收到的報(bào)文。
有效報(bào)文
根據(jù)CAN協(xié)議，當(dāng)報(bào)文被正確接收（直到EOF域的最后1位都沒有錯(cuò)誤），且通過了標(biāo)識符
過濾，那么該報(bào)文被認(rèn)為是有效報(bào)文。
接收相關(guān)的中斷條件
*一旦往FIFO存入1個(gè)報(bào)文，硬件就會更新FMP[1:0]位，并且如果CAN_IER寄存器的FMPIE位為1，那么就會產(chǎn)生一個(gè)中斷請求。
*當(dāng)FIFO變滿時(shí)（即第3個(gè)報(bào)文被存入），CAN_RFxR寄存器的FULL位就被置1，并且如果CAN_IER寄存器的FFIE位為1，那么就會產(chǎn)生一個(gè)滿中斷請求。
*在溢出的情況下，F(xiàn)OVR位被置1，并且如果CAN_IER寄存器的FOVIE位為1，那么就會產(chǎn)生一個(gè)溢出中斷請求
標(biāo)識符過濾
在CAN協(xié)議里，報(bào)文的標(biāo)識符不代表節(jié)點(diǎn)的地址，而是跟報(bào)文的內(nèi)容相關(guān)的。因此，發(fā)送者以廣播的形式把報(bào)文發(fā)送給所有的接收者。（注：不是一對一通信，而是多機(jī)通信）節(jié)點(diǎn)在接收報(bào)文時(shí)－根據(jù)標(biāo)識符的值－決定軟件是否需要該報(bào)文；如果需要，就拷貝到SRAM里；如果不需要，報(bào)文就被丟棄且無需軟件的干預(yù)。
為滿足這一需求，bxCAN為應(yīng)用程序提供了14個(gè)位寬可變的、可配置的過濾器組（13~0），以便只接收那些軟件需要的報(bào)文。硬件過濾的做法節(jié)省了CPU開銷，否則就必須由軟件過濾從而占用一定的CPU開銷。每個(gè)過濾器組x由2個(gè)32位寄存器，CAN_FxR0和CAN_FxR1組成。
過濾器的模式的設(shè)置
通過設(shè)置CAN_FM0R的FBMx位，可以配置過濾器組為標(biāo)識符列表模式或屏蔽位模式。
為了過濾出一組標(biāo)識符，應(yīng)該設(shè)置過濾器組工作在屏蔽位模式。
為了過濾出一個(gè)標(biāo)識符，應(yīng)該設(shè)置過濾器組工作在標(biāo)識符列表模式。
應(yīng)用程序不用的過濾器組，應(yīng)該保持在禁用狀態(tài)。
過濾器優(yōu)先級規(guī)則
?1位寬為32位的過濾器，優(yōu)先級高于位寬為16位的過濾器
?2對于位寬相同的過濾器，標(biāo)識符列表模式的優(yōu)先級高于屏蔽位模式
?3位寬和模式都相同的過濾器，優(yōu)先級由過濾器號決定，過濾器號小的優(yōu)先級高
圖128過濾器機(jī)制的例子
(原文件名:無標(biāo)題.jpg)43081#" rel="nofollow">引用圖片
上面的例子說明了bxCAN的過濾器規(guī)則：在接收一個(gè)報(bào)文時(shí)，其標(biāo)識符首先與配置在標(biāo)識符列表模式下的過濾器相比較；如果匹配上，報(bào)文就被存放到相關(guān)聯(lián)的FIFO中，并且所匹配的過濾器的序號被存入過濾器匹配序號中。如同例子中所顯示，報(bào)文標(biāo)識符跟#4標(biāo)識符匹配，
因此報(bào)文內(nèi)容和FMI4被存入FIFO。
如果沒有匹配，報(bào)文標(biāo)識符接著與配置在屏蔽位模式下的過濾器進(jìn)行比較。
如果報(bào)文標(biāo)識符沒有跟過濾器中的任何標(biāo)識符相匹配，那么硬件就丟棄該報(bào)文，且不會對軟件有任何打擾。
接收郵箱（FIFO）
在接收到一個(gè)報(bào)文后，軟件就可以訪問接收FIFO的輸出郵箱來讀取它。一旦軟件處理了報(bào)文（如把它讀出來），軟件就應(yīng)該對CAN_RFxR寄存器的RFOM位進(jìn)行置1，來釋放該報(bào)文，以便為后面收到的報(bào)文留出存儲空間。
中斷
bxCAN占用4個(gè)專用的中斷向量。通過設(shè)置CAN中斷允許寄存器(CAN_IER)，每個(gè)中斷源都可以單獨(dú)允許和禁用。
?發(fā)送中斷可由下列事件產(chǎn)生：
─發(fā)送郵箱0變?yōu)榭?，CAN_TSR寄存器的RQCP0位被置1。
─發(fā)送郵箱1變?yōu)榭?，CAN_TSR寄存器的RQCP1位被置1。
─發(fā)送郵箱2變?yōu)榭?，CAN_TSR寄存器的RQCP2位被置1。
?FIFO0中斷可由下列事件產(chǎn)生：
─FIFO0接收到一個(gè)新報(bào)文，CAN_RF0R寄存器的FMP0位不再是‘00’。
─FIFO0變?yōu)闈M的情況，CAN_RF0R寄存器的FULL0位被置1。
─FIFO0發(fā)生溢出的情況，CAN_RF0R寄存器的FOVR0位被置1。
?FIFO1中斷可由下列事件產(chǎn)生：
─FIFO1接收到一個(gè)新報(bào)文，CAN_RF1R寄存器的FMP1位不再是‘00’。
─FIFO1變?yōu)闈M的情況，CAN_RF1R寄存器的FULL1位被置1。
─FIFO1發(fā)生溢出的情況，CAN_RF1R寄存器的FOVR1位被置1。
?錯(cuò)誤和狀態(tài)變化中斷可由下列事件產(chǎn)生：
─出錯(cuò)情況，關(guān)于出錯(cuò)情況的詳細(xì)信息請參考CAN錯(cuò)誤狀態(tài)寄存器(CAN_ESR)。
─喚醒情況，在CAN接收引腳上監(jiān)視到幀起始位(SOF)。
─CAN進(jìn)入睡眠模式。
工作流程大概就是這個(gè)樣子，接著就是一大堆煩人的can寄存器，看了一遍總算有了大概的了解，況且這么多的寄存器要一下子把他們都記住是不可能的。根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，只要用多幾次，對寄存器的功能就能記住。
好了，到讀具體實(shí)驗(yàn)程序的時(shí)候了，這時(shí)候就要打開“STM32庫函數(shù)”的資料因?yàn)樗锩嬗蠸TM32打包好的庫函數(shù)的解釋，對讀程序很有幫助。
下面是主程序：
intmain(void)
{
//intpress_count=0;
chardata=0;
intsent=FALSE;
#ifdefDEBUG
debug();
#endif
/*SystemClocksConfiguration*/
RCC_Configuration();
/*NVICConfiguration*/
NVIC_Configuration();
/*GPIOportspinsConfiguration*/
GPIO_Configuration();
USART_Configuration();
CAN_Configuration();
Serial_PutString("rnXX科技http://www.gzweiyan.comrn");
Serial_PutString("CANtestrn");
while(1){
if(GPIO_Keypress(GPIO_KEY,BUT_RIGHT)){
GPIO_SetBits(GPIO_LED,GPIO_LD1); //檢測到按鍵按下
if(sent==TRUE)
continue;
sent=TRUE;
data++;
if(data>z)
data=0;
CAN_TxData(data);
}
else{ //按鍵放開
GPIO_ResetBits(GPIO_LED,GPIO_LD1);
sent=FALSE;
}
}
}
前面的RCC、NVIC、GPIO、USART配置和之前的實(shí)驗(yàn)大同小異，關(guān)鍵是分析CAN_Configuration()
函數(shù)如下：
voidCAN_Configuration(void)//CAN配置函數(shù)
{
CAN_InitTypeDefCAN_InitStructure;
CAN_FilterInitTypeDefCAN_FilterInitStructure;
/*CANregisterinit*/
CAN_DeInit();
//CAN_StructInit(&CAN_InitStructure);
/*CANcellinit*/
CAN_InitStructure.CAN_TTCM=DISABLE;//禁止時(shí)間觸發(fā)通信模式
CAN_InitStructure.CAN_ABOM=DISABLE;//，軟件對CAN_MCR寄存器的INRQ位進(jìn)行置1隨后清0后，一旦硬件檢測
//到128次11位連續(xù)的隱性位，就退出離線狀態(tài)。
CAN_InitStructure.CAN_AWUM=DISABLE;//睡眠模式通過清除CAN_MCR寄存器的SLEEP位，由軟件喚醒
CAN_InitStructure.CAN_NART=ENABLE;//DISABLE;CAN報(bào)文只被發(fā)送1次，不管發(fā)送的結(jié)果如何（成功、出錯(cuò)或仲裁丟失）
CAN_InitStructure.CAN_RFLM=DISABLE;//在接收溢出時(shí)FIFO未被鎖定，當(dāng)接收FIFO的報(bào)文未被讀出，下一個(gè)收到的報(bào)文會覆蓋原有
//的報(bào)文
CAN_InitStructure.CAN_TXFP=DISABLE;//發(fā)送FIFO優(yōu)先級由報(bào)文的標(biāo)識符來決定
//CAN_InitStructure.CAN_Mode=CAN_Mode_LoopBack;
CAN_InitStructure.CAN_Mode=CAN_Mode_Normal;//CAN硬件工作在正常模式
CAN_InitStructure.CAN_SJW=CAN_SJW_1tq;//重新同步跳躍寬度1個(gè)時(shí)間單位
CAN_InitStructure.CAN_BS1=CAN_BS1_8tq;//時(shí)間段1為8個(gè)時(shí)間單位
CAN_InitStructure.CAN_BS2=CAN_BS2_7tq;//時(shí)間段2為7個(gè)時(shí)間單位
CAN_InitStructure.CAN_Prescaler=9;//(pclk1/((1+8+7)*9))=36Mhz/16/9=250Kbits設(shè)定了一個(gè)時(shí)間單位的長度9
CAN_Init(&CAN_InitStructure);
/*CANfilterinit過濾器初始化*/
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterNumber=0;//指定了待初始化的過濾器0
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMode=CAN_FilterMode_IdMask;//指定了過濾器將被初始化到的模式為標(biāo)識符屏蔽位模式
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterScale=CAN_FilterScale_32bit;//給出了過濾器位寬1個(gè)32位過濾器
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdHigh=0x0000;//用來設(shè)定過濾器標(biāo)識符（32位位寬時(shí)為其高段位，16位位寬時(shí)為第一個(gè)）
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdLow=0x0000;//用來設(shè)定過濾器標(biāo)識符（32位位寬時(shí)為其低段位，16位位寬時(shí)為第二個(gè)
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdHigh=0x0000;//用來設(shè)定過濾器屏蔽標(biāo)識符或者過濾器標(biāo)識符（32位位寬時(shí)為其高段位，16位位寬時(shí)為第一個(gè)
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdLow=0x0000;//用來設(shè)定過濾器屏蔽標(biāo)識符或者過濾器標(biāo)識符（32位位寬時(shí)為其低段位，16位位寬時(shí)為第二個(gè)
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterFIFOAssignment=CAN_FIFO0;//設(shè)定了指向過濾器的FIFO0
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterActivation=ENABLE;//使能過濾器
CAN_FilterInit(&CAN_FilterInitStructure);
/*CANFIFO0messagependinginterruptenable*/
CAN_ITConfig(CAN_IT_FMP0,ENABLE);//使能指定的CAN中斷
}
再看看發(fā)送程序：
TestStatusCAN_TxData(chardata)
{
CanTxMsgTxMessage;
u32i=0;
u8TransmitMailbox=0;
/*
u32dataLen;
dataLen=strlen(data);
if(dataLen>8)
dataLen=8;
*/
/*transmit1message生成一個(gè)信息*/
TxMessage.StdId=0x00;//設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識符
TxMessage.ExtId=0x1234;//設(shè)定擴(kuò)展標(biāo)識符
TxMessage.IDE=CAN_ID_EXT;//設(shè)定消息標(biāo)識符的類型
TxMessage.RTR=CAN_RTR_DATA;//設(shè)定待傳輸消息的幀類型
/*TxMessage.DLC=dataLen;
for(i=0;i
*/
TxMessage.DLC=1;//設(shè)定待傳輸消息的幀長度
TxMessage.Data[0]=data;//包含了待傳輸數(shù)據(jù)
TransmitMailbox=CAN_Transmit(&TxMessage);//開始一個(gè)消息的傳輸
i=0;
while((CAN_TransmitStatus(TransmitMailbox)!=CANTXOK)&&(i!=0xFF))//通過檢查CANTXOK位來確認(rèn)發(fā)送是否成功
{
i++;
}
return(TestStatus)ret;
}
CAN_Transmit（）函數(shù)的操作包括：
1. [選擇一個(gè)空的發(fā)送郵箱]
2. [設(shè)置Id]*
3. [設(shè)置DLC待傳輸消息的幀長度]
4. [請求發(fā)送]
請求發(fā)送語句：
CAN->sTxMailBox[TransmitMailbox].TIR|=TMIDxR_TXRQ;//對CAN_TIxR寄存器的TXRQ位置1，來請求發(fā)送
發(fā)送方面搞定了，但接收方面呢？好像在主程序里看不到有接收的語句。
原來是用來中斷方式來接收數(shù)據(jù)，原來它和串口一樣可以有兩種方式接收數(shù)據(jù)，一種是中斷方式一種是輪詢方式，若采用輪詢方式則要調(diào)用主函數(shù)的CAN_Polling(void)函數(shù)。
接著又遇到一個(gè)問題，為什么中斷函數(shù)CAN_Interrupt(void)的最后要關(guān)中斷呢？
因?yàn)橐坏┩鵉IFO存入1個(gè)報(bào)文，硬件就會更新FMP[1:0]位，并且如果CAN_IER寄存器的FMPIE位為1，那么就會產(chǎn)生一個(gè)中斷請求。所以中斷函數(shù)執(zhí)行完后就要清除FMPIE標(biāo)志位。這時(shí)我才回想起來，原來我對CAN的理解還不夠，對程序設(shè)計(jì)的初衷不夠明確，于是我重新看了一遍CAN的工作原理，這時(shí)后我發(fā)現(xiàn)比以前容易理解了，可能是因?yàn)榭戳顺绦蛞院笾懒舜蟾诺牧鞒?，然后看資料就有了針對性。
發(fā)送者以廣播的形式把報(bào)文發(fā)送給所有的接收者（注：不是一對一通信，而是多機(jī)通信）節(jié)點(diǎn)在接收報(bào)文時(shí)－根據(jù)標(biāo)識符的值－決定軟件是否需要該報(bào)文；如果需要，就拷貝到SRAM里；如果不需要，報(bào)文就被丟棄且無需軟件的干預(yù)。一旦往FIFO存入1個(gè)報(bào)文，硬件就會更新FMP[1:0]位，并且如果CAN_IER寄存器的FMPIE位為1，那么就會產(chǎn)生一個(gè)中斷請求。所以中斷函數(shù)執(zhí)行完后就要清除FMPIE標(biāo)志位。
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