简介

CAN通信帧共分为数据帧、远程帧、错误帧、过载帧和帧间隔，本文这里以数据帧为例。

注：显性电平对应逻辑0，CAN_H和CAN_L之差为2.5V左右。而隐性电平对应逻辑1，CAN_H和CAN_L之差为0V, 数据帧有标准帧和扩张帧两种格式，一个11位，一个29位

标准帧和扩张帧两种格式区别：

扩展帧的仲裁域有29位，可以出现2^29中报文，且在数据链路上是有间隙的(对操作者透明)，帧ID的范围是0000 0000-1FFF FFFF。（PS：目的就是构造29位的CAN ID，可以实现更加庞大的ID群）
标准帧的仲裁域是连续的11位，可以出现2^11种报文，也就是帧ID的范围是000-7FF；
标准帧和扩张帧的控制帧中的DLC(数据长度)完全相同，但保留位不同，标准帧为IDE、R0，扩展帧为R1、R0，必须以显性电平发送(由数据链路层操作)

注意：这里的帧ID 并不是表示发送的目的地址，而是表示访问总线的消息的优先级（帧ID值越小，优先级越高，最小是0x00000000）

CAN协议特点：

1、多主控制。
2、系统柔软性。
3、通讯速度快，通讯距离远。
4、具有错误检测、错误通知、错误恢复功能。
5、故障封闭功能。
6、连接节点多。

CAN总线具有自动仲裁功能，这样就提高了总线的利用率。

CAN总线没有被发送出去的隐性信号，会由CAN控制器后续发送出去。这里牵涉到CAN总线优先级的问题，后续进一步讲述。
当然，CAN相比485具有明显优势，主要原因还是在于CAN控制器。

CAN直接通过TX连接对方的RX引脚，单向传输可以，双向传输就不行，因为CAN控制器会实时监测发送出去的信号是否正确。也就是说TX要与RX信号一致才行，否则CAN控制器认为你发送失败。

CAN总线收发，中断方式接收配置

平台：STM32F103RB
STM32CUBEMX V5.3

配置CAN

CAN的波特率最大为1Mbps。

波特率计算方法：时钟主频 / 分频 / (tq1 + tq2 + swj)

以500K的波特率配置为例：
stm32f103的CAN的时钟主频是36M，分9频就是4M，在除以(5 + 2 + 1)得到500K的波特率。
注意：stm32cubemx生成的CAN代码是不带过滤器的，需要自己手动添加。

CAN之数据帧格式

代码部分

CAN初始化

CAN_HandleTypeDef hcan1;
CAN_FilterTypeDef sFilterConfig;//CAN初始化：/* CAN init function */
void MX_CAN_Init(void)
{hcan1.Instance = CAN1;hcan1.Init.Prescaler = 9;hcan1.Init.Mode = CAN_MODE_LOOPBACK;                 // 回环模式，测试用。hcan1.Init.SyncJumpWidth = CAN_SJW_1TQ;hcan1.Init.TimeSeg1 = CAN_BS1_5TQ;hcan1.Init.TimeSeg2 = CAN_BS2_2TQ;hcan1.Init.TimeTriggeredMode = DISABLE;                   // 时间触发通信模式禁能hcan1.Init.AutoBusOff = DISABLE;                      // 软件自动离线管理禁能hcan1.Init.AutoWakeUp = DISABLE;                      // 睡眠模式自动唤醒禁能hcan1.Init.AutoRetransmission = DISABLE;              // 报文自动重传禁能hcan1.Init.ReceiveFifoLocked = DISABLE;                 // 报文锁定禁能，新报文覆盖旧报文hcan1.Init.TransmitFifoPriority = ENABLE;             // 使能优先级由报文标识符决定if (HAL_CAN_Init(&hcan1) != HAL_OK){Error_Handler();}sFilterConfig.FilterBank = 0;                                    // 使用过滤器0sFilterConfig.FilterMode = CAN_FILTERMODE_IDMASK;             // 屏蔽位模式sFilterConfig.FilterScale = CAN_FILTERSCALE_32BIT;             // 32位宽sFilterConfig.FilterIdHigh = 0x0000;                            // ID高十六位sFilterConfig.FilterIdLow = 0x0000;                               // ID低十六位sFilterConfig.FilterMaskIdHigh = 0x0000;                      // ID掩码高十六位sFilterConfig.FilterMaskIdLow = 0x0000;                         // ID掩码低十六位sFilterConfig.FilterFIFOAssignment = CAN_RX_FIFO0;              // 过滤器0关联到FIFO0sFilterConfig.FilterActivation = ENABLE;                        // 激活过滤器0sFilterConfig.SlaveStartFilterBank = 14;if (HAL_CAN_ConfigFilter(&hcan1, &sFilterConfig) != HAL_OK){Error_Handler();}if (HAL_CAN_Start(&hcan1) != HAL_OK){Error_Handler();}if (HAL_CAN_ActivateNotification(&hcan1, CAN_IT_RX_FIFO0_MSG_PENDING) != HAL_OK)        // 使能FIFO0数据中断接收{Error_Handler();}
}

覆写接收中断回调函数

（注意：上面的配置我们使用的式FIFO0，所以要覆写FIFO0的中断回调函数）：

void can_msg_info(CAN_RxHeaderTypeDef* hdr, const void* data)
{printf("IDE     : %s\r\n",hdr->IDE == CAN_ID_STD ? "CAN_ID_STD" : "CAN_ID_EXT");printf("RTR     : %s\r\n",hdr->RTR == CAN_RTR_DATA ? "CAN_RTR_DATA" : "CAN_RTR_REMOTE");printf("DLC     : %ld\r\n", hdr->DLC);printf("StdId   : 0x%X\r\n", hdr->StdId);printf("ExtId   : 0x%X\r\n", hdr->ExtId);printf("Data    : %s\r\n", (char *) data);
}void HAL_CAN_RxFifo0MsgPendingCallback(CAN_HandleTypeDef *hcan)
{if (hcan->Instance == hcan1.Instance){uint8_t buf[8];CAN_RxHeaderTypeDef CAN_RX_HDR;if (HAL_CAN_GetRxMessage(hcan, CAN_RX_FIFO0, &CAN_RX_HDR, buf)            // 获得接收到的数据头和数据== HAL_OK){can_msg_info(&CAN_RX_HDR, buf);HAL_CAN_ActivateNotification(hcan, CAN_IT_RX_FIFO0_MSG_PENDING); // 再次使能FIFO0接收中断}}
}

CA发送函数：

uint8_t CAN_Transmit(const void* buf, uint32_t len)
{uint32_t txmailbox = 0;uint32_t offset = 0;CAN_TxHeaderTypeDef hdr;hdr.IDE = CAN_ID_STD;                // 帧ID：标准帧hdr.RTR = CAN_RTR_DATA;               // 帧类型：数据帧hdr.StdId = 0x12;                 // 标准帧ID,最大11位，也就是0x7FFhdr.ExtId = 0x12;                    // 扩展帧ID,最大29位，也就是0x1FFFhdr.TransmitGlobalTime = DISABLE;while(len != 0){hdr.DLC = len > 8 ? 8 : len;      // 数据长度if(HAL_CAN_AddTxMessage(&hcan1, &hdr, ((uint8_t *)buf) + offset, &txmailbox) != HAL_OK)return 1;offset += hdr.DLC;len -= hdr.DLC;}return 0;
}

附注：stm32cubemx can配置参数详解：

配置参数

参数	意思
Prescaler	预分频，即位时序提到的APB1 peripheral clocks继续分一次频
Time Quantum	最小时间单位Tq，自动计算出来的，不需要填写
Time Quanta in Bit Segment 1	PBS1段长度
Time Quanta in Bit Segment 2	PBS2段长度
ReSynchronization Jump Width	重同步跳跃宽度，即位时序提到的SJW
Time Triggered Communication Mode	是否使能时间触发
Automatic Bus-Off Management	是否使能自动离线管理
Automatic Wake-Up Modet	是否使能自动唤醒
Qutomatic Retransmission	是否使能自动重传
Receive Fifo Locked Mode	是否使能锁定FIFO
Transmit Fifo Priority	配置报文优先级的判断方法
Oprating Mode	操作模式

这些参数也可以在can.c中自行修改
中断（NVIC）设置，根据需要设置，一般勾上CAN1 RX0 Interrupt

8.1.2 协议层

位时序

意义：为了实现正确的总线电平采样，确保通讯正常。最小单位是Tq（Time Quantum）,一个完整位由8~25个Tq组成
组成：SS段、PTS 段、PBS1段、PBS2段

段名	意义	作用
SS(1Tq)	同步段	补偿物理延时，是传播时间、收发器延时之和的两倍
PTS(1~8Tq)	传播时间段	补偿变压阶段误差
PBS1(1~8Tq)	相位缓冲段1	使总线各节点同步
PBS2(2~8Tq)	相位缓冲段2	补偿边沿阶段误差
SJW(1~4Tq)	再同步补偿宽度	补偿时钟频率偏差、传输延迟等

例如

通讯波特率的计算：CAN使用的时钟线是APB1 peripheral clocks（假设是APC），即一般是SYSCLK的四分频。而CAN通讯还要对此进行预分频（假设是Prescaler），则一个Tq为 Prescaler / APC（单位s）。而一个数据位占(SS+PTS+PBS1+PBS2+SJW)个Tq。则一秒可以传输的位数就是1 T q ∗ 一个位得 T q 数 \frac{1}{Tq一个位得Tq数}Tq∗一个位得Tq数1
例如：在时钟树查得APB1 peripheral clocks是45MHz，预分频为5，则一个Tq为 4 45 M H z = 111.1111 … ( n s ) \frac{4}{45MHz}=111.1111\dots(ns)45MHz4=111.1111…(ns) ，上图中有19个Tq，则此时波特率为1 19 ∗ 111.11 ∗ 1 0 − 9 ≈ 473689 ( b p s ) \frac{1}{19111.11*10^{-9}}\approx473689(bps)19∗111.11∗10−91≈473689(bps)

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