一.CAN簡(jiǎn)介

CAN是控制器局域網(wǎng)絡(luò)(Controller Area Network, CAN)的簡(jiǎn)稱，是由以研發(fā)和生產(chǎn)汽車電子產(chǎn)品著稱的德國(guó)BOSCH公司開(kāi)發(fā)的，是國(guó)際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。

CAN控制器通過(guò)組成總線的2根線(CAN-H和CAN-L)的電位差來(lái)確定總線的電平，信號(hào)是以兩線之間的“差分”電壓形式出現(xiàn)，總線電平分為顯性電平和隱性電平。

CAN總線采用兩種互補(bǔ)的邏輯數(shù)值"顯性"和"隱性"。"顯性"數(shù)值表示邏輯"0"，而"隱性"表示邏輯"1"。當(dāng)總線上同時(shí)出現(xiàn)“顯性”位和“隱性”位時(shí)，最終呈現(xiàn)在總線上的是“顯性”位。

在“隱性”狀態(tài)下，VCAN_H和VCAN_L被固定與平均電壓電平，Vdiff近似為零，此時(shí)VCAN_H和VCAN_L的標(biāo)稱值為2.5V。

“顯性”位以大于最小閥值的差分電壓表示，此時(shí)VCAN_H的標(biāo)稱值為3.5V，VCAN_L的標(biāo)稱值為1.5V。

本實(shí)驗(yàn)采用SN65HVD230芯片作為CAN收發(fā)器，其邏輯電路圖以及管腳圖如下。D為CAN發(fā)送，R為CAN 接收。CAN-H，CAN-L為CAN總線。CAN收發(fā)器即將TTL電平轉(zhuǎn)換為CAN總線電平。

??

在總線空閑時(shí)，所有的單元都可開(kāi)始發(fā)送消息(多主控制)。所有的消息都以固定的格式發(fā)送。

二.CAN幀結(jié)構(gòu)

報(bào)文傳輸由以下4個(gè)不同的幀類型所表示和控制：

數(shù)據(jù)幀：數(shù)據(jù)幀攜帶數(shù)據(jù)從發(fā)送器至接收器。

遠(yuǎn)程幀：總線單元發(fā)出遠(yuǎn)程幀，請(qǐng)求發(fā)送具有同一識(shí)別符的數(shù)據(jù)幀。

錯(cuò)誤幀：任何單元檢測(cè)到一總線錯(cuò)誤就發(fā)出錯(cuò)誤幀。

幀間空 :數(shù)據(jù)幀(或遠(yuǎn)程幀)通過(guò)幀間空間與前述的各幀分開(kāi)。

過(guò)載幀：過(guò)載幀用以在先行的和后續(xù)的數(shù)據(jù)幀(或遠(yuǎn)程幀)之間提供一附加的延時(shí)。

1.數(shù)據(jù)幀

數(shù)據(jù)幀由7個(gè)不同的域組成。

(1)幀開(kāi)始(Start?of?Frame)

這個(gè)域表示數(shù)據(jù)幀的開(kāi)始。僅由一個(gè)“顯性”位組成.

(2)仲裁域(Arbitration?Frame)

這個(gè)域表示一個(gè)幀的優(yōu)先級(jí),仲裁場(chǎng)由標(biāo)識(shí)符和遠(yuǎn)程發(fā)送請(qǐng)求位(RTR位)組成。RTR位在數(shù)據(jù)幀中為顯性，在遠(yuǎn)程幀中為隱性。

IDE的全稱是“識(shí)別符擴(kuò)展位(Identifier?Extension?Bit)”，對(duì)于擴(kuò)展格式，IDE位屬于仲裁場(chǎng)；對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)格式，IDE位屬于控制場(chǎng)。標(biāo)準(zhǔn)格式的IDE位為“顯性”，而擴(kuò)展格式的IDE位為“隱性”。

(3)控制域(Control?Frame)：

這個(gè)域表示保留位和數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度代碼(DLC),控制場(chǎng)由6個(gè)位組成，標(biāo)準(zhǔn)格式和擴(kuò)展格式的控制場(chǎng)格式不同。標(biāo)準(zhǔn)格式里的幀包括數(shù)據(jù)長(zhǎng)度代碼、IDE位及保留位r0。擴(kuò)展格式里的幀包括數(shù)據(jù)長(zhǎng)度代碼和兩個(gè)保留位：r1和r0。

(4)數(shù)據(jù)域(Data?Frame)：

這是數(shù)據(jù)內(nèi)容，0~8個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)能被發(fā)送,首先發(fā)送最高有效位。

(5)CRC域(CRC?Frame)：

這個(gè)域用于檢查幀的傳輸錯(cuò)誤。

(6)ACK域(CRC?Frame)：

是對(duì)幀已經(jīng)被正常接收的一個(gè)證實(shí)。應(yīng)答場(chǎng)長(zhǎng)度為2個(gè)位，包含應(yīng)答間隙(ACK?Slot)和應(yīng)答界定符(ACK?Delimiter)

(7)幀結(jié)束(End?of?Frame)：

指示數(shù)據(jù)幀結(jié)束,這個(gè)標(biāo)志序列由7個(gè)“隱性”位組成

2.遠(yuǎn)程幀

作為接收器的節(jié)點(diǎn)，可以通過(guò)向相應(yīng)的數(shù)據(jù)源節(jié)點(diǎn)發(fā)送遠(yuǎn)程幀激活該源節(jié)點(diǎn)，讓該源節(jié)點(diǎn)把數(shù)據(jù)發(fā)送給接收器。而且都由6個(gè)不同的位場(chǎng)組成：幀起始、仲裁場(chǎng)、控制場(chǎng)、CRC場(chǎng)、應(yīng)答場(chǎng)、幀結(jié)尾。與數(shù)據(jù)幀相反，遠(yuǎn)程幀的遠(yuǎn)程發(fā)送請(qǐng)求位(RTR)是“隱性”的。它沒(méi)有數(shù)據(jù)場(chǎng)，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度代碼DLC的數(shù)值可以是任意值。

3.錯(cuò)誤幀

錯(cuò)誤幀由兩個(gè)不同的場(chǎng)組成，

(1)?錯(cuò)誤標(biāo)志

主動(dòng)(Active)錯(cuò)誤標(biāo)志。它由6個(gè)連續(xù)顯性位組成。

被動(dòng)(Passive)錯(cuò)誤標(biāo)志。它由6個(gè)連續(xù)隱性位組成。

(2)錯(cuò)誤界定：錯(cuò)誤界定符由8個(gè)隱性位組成。

4.幀間空間

幀間隔是用于分隔數(shù)據(jù)幀和遙控幀的幀。數(shù)據(jù)幀和遙控幀可通過(guò)插入幀間隔將本幀與前面的任何幀(數(shù)據(jù)幀、遙控幀、錯(cuò)誤幀、過(guò)載幀)分開(kāi)。

過(guò)載幀和錯(cuò)誤幀前不能插入幀間隔。

5.過(guò)載幀

過(guò)載幀是用于接收單元通知其尚未完成接收準(zhǔn)備的幀。過(guò)載幀由過(guò)載標(biāo)志和過(guò)載界定符構(gòu)成。

(1)?過(guò)載標(biāo)志?6個(gè)位的顯性位。??過(guò)載標(biāo)志的構(gòu)成與主動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)志的構(gòu)成相同。

(2)?過(guò)載界定符?8個(gè)位的隱性位。??過(guò)載界定符的構(gòu)成與錯(cuò)誤界定符的構(gòu)成相同。

三. ?波特率

CAN控制器只需進(jìn)行少量設(shè)置就可以進(jìn)行通信，其中較難設(shè)置部分就是波特率計(jì)算。CAN總線的波特率是一個(gè)范圍。假如波特率為250KB/s，實(shí)際波特率可能為200~300KB/s.這樣使得CAN總線有很強(qiáng)大容錯(cuò)性。

CAN的底層協(xié)議里將CAN數(shù)據(jù)的每一位時(shí)間(TBit)分為許多時(shí)間段(Tscl),這些時(shí)間段包括：

A．?同步段(SYNC_SEG)：位變化應(yīng)該在此時(shí)間段內(nèi)發(fā)生。只有一個(gè)時(shí)間片的固定長(zhǎng)度(1?x?tq)

B．?位段1(BS1)：定義采樣點(diǎn)的位置。其持續(xù)長(zhǎng)度可以在?1?到?16?個(gè)時(shí)間片之間調(diào)整

C．?位段2(BS2)：定義發(fā)送點(diǎn)的位置。其持續(xù)長(zhǎng)度可以在?1?到?8?個(gè)時(shí)間片之間調(diào)整

D．同步跳轉(zhuǎn)寬度(SJW)：定義位段加長(zhǎng)或縮短的上限。它可以在?1?到?4?個(gè)時(shí)間片之間調(diào)整

這個(gè)結(jié)合STM32cubeMX軟件設(shè)置講解一下CAN的波特率設(shè)置。

上面設(shè)置分頻為Prescaler=9, BS1=5, BS2=6, SJW=1

CAN外接是接到APB1上面，設(shè)置系統(tǒng)時(shí)鐘為216MHz時(shí)，APB1外設(shè)時(shí)鐘為54MHz.

經(jīng)過(guò)分頻后的頻率為54MHz / 9 =6MHz ?= ~ 166.666ns

CAN波特率為 54MHz / 9 / (SJW+BS1 +BS2 ) = 54MHz /9 /12 = 500KHz = 2000ns

四. 標(biāo)識(shí)符篩選

在CAN通信中接收到信息時(shí)，接收器節(jié)點(diǎn)會(huì)根據(jù)標(biāo)識(shí)符的值來(lái)判斷信息是否需要，若不需要?jiǎng)t丟棄信息。

五.新建工程

復(fù)制串口printf的工程，修改文件夾名。擊STM32F746I.ioc打開(kāi)STM32cubeMX的工程文件重新配置，開(kāi)啟CAN1,CAN2，管腳配置如下。

CAN1,CNA2只需配置時(shí)間參數(shù)，波特率為500KHz，其他為默認(rèn)不作修改。

生成報(bào)告以及代碼，編譯程序。在can.c文件中可以看到CAN初始化函數(shù)。在stm327xx_hal_can.h文件后面可以看到CAN操作函數(shù)。

在main.c文件前面添加變量，sFilterConfig為CAN濾波器結(jié)構(gòu)體變量，TxMessage，RxMessage分別存儲(chǔ)CAN發(fā)送和接收的消息。

/* USER CODE BEGIN PV */

/* Private variables ---------------------------------------------------------*/

CAN_FilterConfTypeDef sFilterConfig;

static CanTxMsgTypeDef TxMessage;

static CanRxMsgTypeDef RxMessage;

/* USER CODE END PV */

在main函數(shù)中，初始化發(fā)送消息郵箱，設(shè)置為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)幀，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為8個(gè)字節(jié)，數(shù)據(jù)為“CAN Test"。設(shè)置濾波器。

/* USER CODE BEGIN 2 */

hcan2.pTxMsg = &TxMessage;

hcan1.pRxMsg = &RxMessage;

printf("**** This is CAN test program ****\r\n\r\n");

/*##-1- Configure CAN2 Transmission Massage #####################################*/

hcan2.pTxMsg->StdId = 0x123;

hcan2.pTxMsg->RTR = CAN_RTR_DATA;

hcan2.pTxMsg->IDE = CAN_ID_STD;

hcan2.pTxMsg->DLC = 8;

hcan2.pTxMsg->Data[0] = 'C';

hcan2.pTxMsg->Data[1] = 'A';

hcan2.pTxMsg->Data[2] = 'N';

hcan2.pTxMsg->Data[3] = ' ';

hcan2.pTxMsg->Data[4] = 'T';

hcan2.pTxMsg->Data[5] = 'e';

hcan2.pTxMsg->Data[6] = 's';

hcan2.pTxMsg->Data[7] = 't';

/*##-2- Configure the CAN1 Filter ###########################################*/

sFilterConfig.FilterNumber = 0;

sFilterConfig.FilterMode = CAN_FILTERMODE_IDMASK;

sFilterConfig.FilterScale = CAN_FILTERSCALE_32BIT;

sFilterConfig.FilterIdHigh = 0x0000;

sFilterConfig.FilterIdLow = 0x0000;

sFilterConfig.FilterMaskIdHigh = 0x0000;

sFilterConfig.FilterMaskIdLow = 0x0000;

sFilterConfig.FilterFIFOAssignment = 0;

sFilterConfig.FilterActivation = ENABLE;

sFilterConfig.BankNumber = 14;

HAL_CAN_ConfigFilter(&hcan1, &sFilterConfig);

/* USER CODE END 2 */

在while循環(huán)中添加應(yīng)用程序，CAN2發(fā)送信息給CAN1接收，正確接收到信息后打印輸出。

/* USER CODE BEGIN WHILE */

while (1)

{

/* USER CODE END WHILE */

/* USER CODE BEGIN 3 */

/*##-3- Start the CAN2 Transmission process #####################################*/

if(HAL_CAN_Transmit(&hcan2, 10) != HAL_OK)

{

/* Transmition Error */

Error_Handler();

}

if(HAL_CAN_GetState(&hcan2) != HAL_CAN_STATE_READY)

{

Error_Handler();

}

/*##-4- Start the CAN1 Reception process ########################################*/

if(HAL_CAN_Receive(&hcan1, CAN_FIFO0,10) != HAL_OK)

{

/* Reception Error */

Error_Handler();

}

if(HAL_CAN_GetState(&hcan1) != HAL_CAN_STATE_READY)

{

Error_Handler();

}

printf("StdId : %x\r\n",hcan1.pRxMsg->StdId);

printf("RxMsg : %s",hcan1.pRxMsg->Data);

printf("\r\n\r\n");

HAL_Delay(1000);

}

/* USER CODE END 3 */

編譯程序并下載到開(kāi)發(fā)板。將兩個(gè)?SN65HVD230?CAN?Board模塊分別連接到板上的?CAN1?和?CAN2?接口。?用杜邦線連接兩個(gè)?CAN?模塊(CANL?->?CANL,?CANH?->?CANH)。打開(kāi)串口調(diào)試助手,設(shè)置波特率為115200,按下復(fù)位串口助手上面會(huì)顯示如下信息。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的can硬件滤波 stm32cubemx_STM32CubeMX系列教程12:控制器局域网络(CAN)的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

如果覺(jué)得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯(cuò)，歡迎將生活随笔推薦給好友。