• STM32(12)——CAN


    简介:

      CAN是Controller Area Network,是 ISO 国际标准化的串行通信协议。

      CAN  控制器根据两根线上的电位差来判断总线电平。总线电平分为显性电平和隐性电平,二者必居其一。发送方通过使总线电平发生变化,将消息发送给接收方。

      STM32 自带的是 bxCAN,即基本扩展 CAN。它支持 CAN 协议 2.0A 和 2.0B。它的设计目标是,以最小的 CPU 负荷来高效处理大量收到的报文。它也支持报文发送的优先级要求(优先级特性可软件配置)。对于安全紧要的应用,bxCAN 提供所有支持时间触发通信模式所需的硬件功能。

      STM32 的 bxCAN 的主要特点有:

    1.支持 CAN 协议 2.0A 和 2.0B 主动模式

    2.波特率最高达 1Mbps

    3.支持时间触发通信

    4.具有 3 个发送邮箱

    5.具有 3 级深度的 2 个接收 FIFO

    6.可变的过滤器组(最多 28 个) 

      STM32(互联型):带有两个CAN控制器;过滤器组最多有 28 个

           STM32(增强型):STM32F103ZET6只有1个CAN控制器;过滤器组只有 14 个

      每个滤波器都是组x都是由2个32位寄存器,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:CAN 的初始化配置步骤,CAN 相关的固件库函数和定义分布在文件 stm32f10x_can.c 和头文件 stm32f10x_can.h 文件中。

    1.配置相关引脚的复用功能,使能 CAN 时钟。

      使用CAN,第一步就要使能 CAN 的时钟第二步设置 CAN 的相关引脚为复用输出,这里我们需要设置 PA11 为上拉输入(CAN_RX 引脚)PA12 为复用输出(CAN_TX 引脚),并使能 PA 口的时钟。

      使能 CAN1 时钟的函数是:

    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_CAN1, ENABLE);//使能 CAN1 时钟
    2.设置 CAN 工作模式及波特率等。

      这一步通过第一步设置 CAN_MCR 寄存器的 INRQ 位,让 CAN 进入初始化模式然后设置CAN_MCR 的其他相关控制位。再通过 CAN_BTR 设置波特率和工作模式(正常模式/环回模式)等信息。  最后设置 INRQ 为 0,退出初始化模式。

      在库函数中,提供了函数 CAN_Init()用来初始化 CAN 的工作模式以及波特率,CAN_Init()函数体中,在初始化之前,会设置 CAN_MCR 寄存器的 INRQ 为 1 让其进入初始化模式,然后初始化 CAN_MCR 寄存器和 CRN_BTR 寄存器之后,会设置 CAN_MCR 寄存器的 INRQ 为 0让其退出初始化模式。所以我们在调用这个函数的前后不需要再进行初始化模式设置。

      下面我们来看看 CAN_Init()函数的定义:

    uint8_t CAN_Init(CAN_TypeDef* CANx, CAN_InitTypeDef* CAN_InitStruct); 

      第一个参数是 CAN 标号,这里我们的芯片只有一个 CAN,所以就是 CAN1。

      第二个参数是 CAN 初始化结构体指针,结构体类型是 CAN_InitTypeDef,

      下面我们来看看这个结构体的定义:

    typedef struct
    {
    uint16_t CAN_Prescaler;  
    uint8_t CAN_Mode;     
    uint8_t CAN_SJW;      
    uint8_t CAN_BS1;         
    uint8_t CAN_BS2;       
    
    FunctionalState CAN_TTCM; 
    FunctionalState CAN_ABOM;  
    FunctionalState CAN_AWUM;  
    FunctionalState CAN_NART; 
    FunctionalState CAN_RFLM; 
    FunctionalState CAN_TXFP;  
    } CAN_InitTypeDef;
    

      这个结构体看起来成员变量比较多,实际上参数可以分为两类。

      前面 5 个参数是用来设置寄存器 CAN_BTR,用来设置模式以及波特率相关的参数,设置模式的参数是CAN_Mode, 我们实验中用到回环模式 CAN_Mode_LoopBack 和常规模式 CAN_Mode_Normal,大家还可以选择静默模式以及静默回环模式测试。其他设置波特率相关的参数 CAN_Prescaler,CAN_SJW,CAN_BS1 和 CAN_BS2 分别用来设置波特率分频器重新同步跳跃宽度以及时间段 1 和时间段 2 占用的时间单元数

      后面 6 个成员变量用来设置寄存器 CAN_MCR,也就是设置 CAN 通信相关的控制位。

    初始化实例:

    CAN_InitStructure.CAN_TTCM=DISABLE;      //非时间触发通信模式 
    CAN_InitStructure.CAN_ABOM=DISABLE;      //软件自动离线管理   
    CAN_InitStructure.CAN_AWUM=DISABLE;          //睡眠模式通过软件唤醒
    CAN_InitStructure.CAN_NART=ENABLE;    //禁止报文自动传送 
    CAN_InitStructure.CAN_RFLM=DISABLE;      //报文不锁定,新的覆盖旧的 
    CAN_InitStructure.CAN_TXFP=DISABLE;      //优先级由报文标识符决定 
    CAN_InitStructure.CAN_Mode= CAN_Mode_LoopBack; //模式设置:  1,回环模式;
    
    //设置波特率
    CAN_InitStructure.CAN_SJW=CAN_SJW_1tq;//重新同步跳跃宽度为个时间单位 
    CAN_InitStructure.CAN_BS1=CAN_BS1_8tq; //时间段 1 占用 8 个时间单位
    CAN_InitStructure.CAN_BS2=CAN_BS2_7tq;//时间段 2 占用 7 个时间单位
    CAN_InitStructure.CAN_Prescaler=5;   //分频系数(Fdiv) 
    
    CAN_Init(CAN1, &CAN_InitStructure);             //  初始化 CAN
    
    3.设置滤波器 

      我们将使用滤波器组 0,并工作在 32 位标识符屏蔽位模式下。先设置 CAN_FMR的 FINIT 位,让过滤器组工作在初始化模式下,然后设置滤波器组 0 的工作模式以及标识符 ID和屏蔽位。最后激活滤波器,并退出滤波器初始化模式。

      在库函数中,提供了函数 CAN_FilterInit ()用来初始化 CAN 的滤波器相关参数, CAN_Init()函数体中,在初始化之前,会设置 CAN_FMR 寄存器的 INRQ 为 INIT 让其进入初始化模式,然后初始化 CAN 滤波器相关的寄存器之后,会设置 CAN_FMR 寄存器的 FINIT 为 0 让其退出初始化模式。所以我们在调用这个函数的前后不需要再进行初始化模式设置。

      下面我们来看看CAN_FilterInit ()函数的定义:

    void CAN_FilterInit(CAN_FilterInitTypeDef* CAN_FilterInitStruct);
    

      这个函数只有一个入口参数就是CAN滤波器初始化结构体指针,结构体类型 为CAN_FilterInitTypeDef,

      下面我们看看类型定义:

    ypedef struct
    {
    uint16_t CAN_FilterIdHigh; 
    uint16_t CAN_FilterIdLow;   
    uint16_t CAN_FilterMaskIdHigh; 
    uint16_t CAN_FilterMaskIdLow; 
    uint16_t CAN_FilterFIFOAssignment; 
    uint8_t CAN_FilterNumber;     
    uint8_t CAN_FilterMode;     
    uint8_t CAN_FilterScale;        
    FunctionalState CAN_FilterActivation; 
    } CAN_FilterInitTypeDef; 

      结构体一共有 9 个成员变量:

       1 个至第 4 个是用来设置过滤器的 32 位 id 以及 32 位 mask id,分别通过 2 个 16 位来组合的

      第 5 个成员变量 CAN_FilterFIFOAssignment 用来设置 FIFO 和过滤器的关联关系,我们的实验是关联的过滤器 0 到 FIFO0,值为 CAN_Filter_FIFO0。

      第 6 个成员变量 CAN_FilterNumber 用来设置初始化的过滤器组,取值范围为 0~13。

      第 7 个成员变量 FilterMode 用来设置过滤器组的模式,取值为标识符列表模式CAN_FilterMode_IdList 和标识符屏蔽位模式 CAN_FilterMode_IdMask。

      第 8 个成员变量 FilterScale 用来设置过滤器的位宽为 2 个 16 位 CAN_FilterScale_16bit 还是 1 个32 位 CAN_FilterScale_32bit。

      第 9 个成员变量 CAN_FilterActivation 就很明了了,用来激活该过滤器

      过滤器初始化参考实例代码:

    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterNumber=0;    //过滤器 0
    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMode=CAN_FilterMode_IdMask; 
    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterScale=CAN_FilterScale_32bit; //32 位 
    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdHigh=0x0000;////32 位 ID
    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdLow=0x0000;
    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdHigh=0x0000;//32 位 MASK
    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdLow=0x0000;
    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterFIFOAssignment=CAN_Filter_FIFO0;// FIFO0
    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterActivation=ENABLE; //激活过滤器 0
    CAN_FilterInit(&CAN_FilterInitStructure);//滤波器初始化
    

      至此,CAN 就可以开始正常工作了。如果用到中断,就还需要进行中断相关的配置

    4.发送接受消息

      在初始化 CAN 相关参数以及过滤器之后,接下来就是发送和接收消息了。库函数中提供了发送和接受消息的函数。

      发送消息的函数是:

    uint8_t CAN_Transmit(CAN_TypeDef* CANx, CanTxMsg* TxMessage);
    

      第一个参数是 CAN 标号,我们使用 CAN1。第二个参数是相关消息结构体 CanTxMsg 指针类型,CanTxMsg 结构体的成员变量用来设置标准标识符,扩展标示符,消息类型和消息帧长度等信息

      接受消息的函数是:

    void CAN_Receive(CAN_TypeDef* CANx, uint8_t FIFONumber, CanRxMsg* RxMessage);
    

      前两个参数分别为CAN 标号和 FIFO 号。第三个参数 RxMessage 是用来存放接受到的消息信息。

      结构体 CanRxMsg 和结构体 CanTxMsg 比较接近,分别用来定义发送消息和描述接受消息

    5.CAN 状态获取

      对于 CAN 发送消息的状态,挂起消息数目等等之类的传输状态信息,库函数提供了一些列的函数,包括 CAN_TransmitStatus()函数,CAN_MessagePending()函数,CAN_GetFlagStatus()函数等等,大家可以根据需要来调用。

    //CAN初始化
    //tsjw:重新同步跳跃时间单元.范围:1~3; CAN_SJW_1tq     CAN_SJW_2tq CAN_SJW_3tq CAN_SJW_4tq
    //tbs2:时间段2的时间单元.范围:1~8;
    //tbs1:时间段1的时间单元.范围:1~16;     CAN_BS1_1tq ~CAN_BS1_16tq
    //brp :波特率分频器.范围:1~1024;(实际要加1,也就是1~1024) tq=(brp)*tpclk1
    //注意以上参数任何一个都不能设为0,否则会乱.
    //波特率=Fpclk1/((tsjw+tbs1+tbs2)*brp);
    //mode:0,普通模式;1,回环模式;
    //Fpclk1的时钟在初始化的时候设置为36M,如果设置CAN_Normal_Init(1,8,7,5,1);
    //则波特率为:36M/((1+8+7)*5)=450Kbps
    //返回值:0,初始化OK;
    // 其他,初始化失败;
    u8 CAN_Mode_Init(u8 tsjw,u8 tbs2,u8 tbs1,u16 brp,u8 mode)
    {
    
        GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; 
        CAN_InitTypeDef CAN_InitStructure;
         CAN_FilterInitTypeDef CAN_FilterInitStructure;
    #if CAN_RX0_INT_ENABLE 
           NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
    #endif
    
        RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);//使能PORTA时钟                                                  
    
          RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_CAN1, ENABLE);//使能CAN1时钟    
    
        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12;
        GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
        GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;    //复用推挽
        GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);        //初始化IO
        
         
         //CAN单元设置
         CAN_InitStructure.CAN_TTCM=DISABLE;                         //非时间触发通信模式 //
         CAN_InitStructure.CAN_ABOM=DISABLE;                         //软件自动离线管理     //
          CAN_InitStructure.CAN_AWUM=DISABLE;                         //睡眠模式通过软件唤醒(清除CAN->MCR的SLEEP位)//
          CAN_InitStructure.CAN_NART=ENABLE;                             //禁止报文自动传送 //
          CAN_InitStructure.CAN_RFLM=DISABLE;                         //报文不锁定,新的覆盖旧的 // 
          CAN_InitStructure.CAN_TXFP=DISABLE;                         //优先级由报文标识符决定 //
          CAN_InitStructure.CAN_Mode= mode;     //模式设置: mode:0,普通模式;1,回环模式; //
          //设置波特率
          CAN_InitStructure.CAN_SJW=tsjw;                //重新同步跳跃宽度(Tsjw)为tsjw+1个时间单位 CAN_SJW_1tq     CAN_SJW_2tq CAN_SJW_3tq CAN_SJW_4tq
          CAN_InitStructure.CAN_BS1=tbs1; //Tbs1=tbs1+1个时间单位CAN_BS1_1tq ~CAN_BS1_16tq
          CAN_InitStructure.CAN_BS2=tbs2;//Tbs2=tbs2+1个时间单位CAN_BS2_1tq ~    CAN_BS2_8tq
          CAN_InitStructure.CAN_Prescaler=brp; //分频系数(Fdiv)为brp+1    //
          CAN_Init(CAN1, &CAN_InitStructure); // 初始化CAN1 
    
        CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterNumber=0;     //过滤器0
         CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMode=CAN_FilterMode_IdMask; 
          CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterScale=CAN_FilterScale_32bit; //32位 
          CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdHigh=0x0000;////32位ID
          CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdLow=0x0000;
          CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdHigh=0x0000;//32位MASK
          CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdLow=0x0000;
          CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterFIFOAssignment=CAN_Filter_FIFO0;//过滤器0关联到FIFO0
         CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterActivation=ENABLE; //激活过滤器0
    
          CAN_FilterInit(&CAN_FilterInitStructure);//滤波器初始化
        
    #if CAN_RX0_INT_ENABLE
        
        CAN_ITConfig(CAN1,CAN_IT_FMP0,ENABLE);//FIFO0消息挂号中断允许.         
      
          NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USB_LP_CAN1_RX0_IRQn;
          NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1; // 主优先级为1
          NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; // 次优先级为0
          NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
          NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
    #endif
        return 0;
        
    }
    
    #if CAN_RX0_INT_ENABLE    //使能RX0中断
    //中断服务函数             
    void USB_LP_CAN1_RX0_IRQHandler(void)
    {
          CanRxMsg RxMessage;
        int i=0;
        CAN_Receive(CAN1, 0, &RxMessage);
        for(i=0;i<8;i++)
        printf("rxbuf[%d]:%d
    ",i,RxMessage.Data[i]);
    }
    #endif
    
    
    //can发送一组数据(固定格式:ID为0X12,标准帧,数据帧)    
    //len:数据长度(最大为8)                 
    //msg:数据指针,最大为8个字节.
    //返回值:0,成功;
    //         其他,失败;
    u8 Can_Send_Msg(u8* msg,u8 len)
    {    
      u8 mbox;
      u16 i=0;
      CanTxMsg TxMessage;
      TxMessage.StdId=0x12;                     // 标准标识符为0
      TxMessage.ExtId=0x12;                 // 设置扩展标示符(29位)
      TxMessage.IDE=0;             // 使用扩展标识符
      TxMessage.RTR=0;         // 消息类型为数据帧,一帧8位
      TxMessage.DLC=len;                             // 发送两帧信息
      for(i=0;i<len;i++)
      TxMessage.Data[i]=msg[i];                 // 第一帧信息 
      mbox= CAN_Transmit(CAN1, &TxMessage); 
      i=0;
      while((CAN_TransmitStatus(CAN1, mbox)==CAN_TxStatus_Failed)&&(i<0XFFF))i++;    //等待发送结束
      if(i>=0XFFF)return 1;
      return 0;        
    
    }
    
    
    //can口接收数据查询
    //buf:数据缓存区;     
    //返回值:0,无数据被收到;
    //         其他,接收的数据长度;
    u8 Can_Receive_Msg(u8 *buf)
    {                  
         u32 i;
        CanRxMsg RxMessage;
        if( CAN_MessagePending(CAN1,CAN_FIFO0)==0)return 0;        //没有接收到数据,直接退出 
        CAN_Receive(CAN1, CAN_FIFO0, &RxMessage);//读取数据    
        for(i=0;i<8;i++)
        buf[i]=RxMessage.Data[i]; 
        return RxMessage.DLC;    
    }
    

      转自:http://blog.chinaunix.net/uid-24219701-id-4104131.html

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