30.1 實驗內(nèi)容

通過本實驗主要學(xué)習(xí)以下內(nèi)容：

? CAN的簡介

? GD32F303 CAN工作原理

? 通過CAN實現(xiàn)回環(huán)收發(fā)

30.2 實驗原理

30.2.1 CAN概述

CAN 是 Controller Area Network 的縮寫，是由德國BOSCH公司開發(fā)的，已成為ISO 國際標準化的串行通信協(xié)議。其主要應(yīng)用場合為汽車和工業(yè)控制。 CAN具有傳輸距離長，傳輸可靠、強大的糾錯機制等特點，其高性能和可靠性已被廣泛認同，現(xiàn)在已經(jīng)成為汽車、工業(yè)自動化、醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的總線之一。

30.2.2 CAN總線拓撲

CAN總線拓撲圖如下：

CAN 控制器根據(jù)兩根線上的電位差來判斷總線電平，一般將兩根線分別命名為CAN_H和CAN_L?？偩€電平分為顯性電平和隱性電平，二者必居其一。發(fā)送方通過使總線電平發(fā)生變化，將消息發(fā)送給接收方。 當CAN總線上的電位差為0V時，表示隱性電平，隱性電平代表邏輯“1”；當CAN總線上有電位差時（大概在2.5V左右），表示顯性電平，顯性電平代表邏輯“0”?？偩€空閑時，默認為隱性電平，即總線電位差為0。

關(guān)于電位差、隱性/顯性電平及邏輯電平，非常容易弄混，讀者需要熟記。

CAN總線的特點可以總結(jié)為：

1. 多主

與USART-485這種一主多從類型總線不同，CAN總線是多主控制，即總線上沒有主機從機之分，所有設(shè)備都是處于平等的地位。

1. 消息格式

CAN總線上的消息都以固定格式發(fā)送。當兩個以上的單元同時開始發(fā)送消息時，根據(jù)標識符（ Identifier 以下稱為 ID）決定優(yōu)先級。ID 并不是表示發(fā)送的目的地址，而是表示訪問總線的消息的優(yōu)先級。

1. 通信速度快，通信距離遠

CAN最高可達1Mbps波特率，理論最遠距離可達10Km，當然此時通訊速率較低，只有5Kbps以下。

1. 具有錯誤檢測、錯誤通知和錯誤恢復(fù)功能

CAN總線具有強大的錯誤檢測、通知和恢復(fù)功能。當一個單元發(fā)生錯誤時其他單元會進行報錯，正在發(fā)送的單元檢測到錯誤后，會立即強制結(jié)束當前發(fā)送，并嘗試重新發(fā)送（功能可配置），當發(fā)送錯誤的次數(shù)達到一定值后，該單元會自動從總線中退出，直到應(yīng)用程序讓其重新加入總線為止。

1. 半雙工異步通訊

CAN的總線的查分信號，決定了CAN總線實際為半雙工通訊，另外由于CAN總線沒有時鐘線，所以是異步通訊，故要求CAN總線上的所有單元的波特率都要設(shè)置一致。

30.2.3 CAN幀的種類

CAN總共有如下五種類型的幀種類：

? 數(shù)據(jù)幀

用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸?，也是最常用的一種幀種類

? 遙控幀

接收單元向具有相同ID的發(fā)送單元請求數(shù)據(jù)時所需要的幀種類

? 錯誤幀

一種非常重要的幀種類，錯誤幀是當總線上有錯誤時，檢測到錯誤的單元向其他單元通知錯誤的幀。

? 過載幀

用于接收單元通知其他單元其還沒有準備好的幀種類

? 幀間隔

用于幀和幀之間分離的幀

30.2.4 CAN協(xié)議的解析

介紹了CAN的一些基本指示后，可能讀者還是不太明白幀ID是什么，CAN的發(fā)送和接收是怎么實現(xiàn)的，是否就像串口一樣發(fā)送數(shù)據(jù)就可以？實際上CAN需要遵循CAN協(xié)議，這樣每個CAN單元才可以準確無誤的發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，CAN強大的錯誤檢測、錯誤通知等機制也是依托于標準CAN協(xié)議。下面以數(shù)據(jù)幀來解析下CAN的協(xié)議。

數(shù)據(jù)幀的格式如下圖，其中D表示顯性位，即邏輯“0”，R表示隱性位，即邏輯“1”，D/R表示隱性位或顯性位，另外下圖中的數(shù)字表示bit位數(shù)：

? 幀開始

每次CAN通訊都始于幀開始段，幀開始是1個bit位的顯性電平（邏輯“0”），由發(fā)送方發(fā)出，接收方檢測到一個bit邏輯“0”，開始準備接收數(shù)據(jù)。

? 仲裁段

好了，我們終于看到了幀ID的廬山真面目了。數(shù)據(jù)幀分為兩種——標準幀和擴展幀，標準幀的幀ID由11bit組成，擴展幀有11+18共29bit組成。需要注意，無論是標準幀ID還是擴展幀ID，都不允許設(shè)置最高7bit為1（即不允許幀ID=0b,1111111xxx··），以為幀結(jié)束段就是7個“1”組成。

沖裁段中的 RTR 位用于標識是否是遠程幀（0：數(shù)據(jù)幀； 1：遠程幀），IDE 位為標識符選擇位（ 0：使用標準標符； 1：使用擴展標識符），SRR 位為代替遠程請求位，為隱性位，它代替了標準幀中的 RTR 位。

我們需要先明確一個概念，CAN總線上的每個單元并不是只能發(fā)送固定幀ID，而是可以發(fā)送任意幀ID，幀ID不代表CAN設(shè)備號，代表的是當前數(shù)據(jù)幀/遠程幀的ID號。當一幀數(shù)據(jù)發(fā)送到總線后，所有接收方會對幀ID進行識別，當識別到是自己需要的ID時，則會將該幀數(shù)據(jù)收取到內(nèi)部；而當識別到不是自己需要的ID時，則不會接收數(shù)據(jù)。

因為有可能出現(xiàn)兩個或更多CAN單元同時發(fā)送數(shù)據(jù)的情況，此時幀ID還起到仲裁的作用，各發(fā)送單元從幀ID的第一位開始進行仲裁。連續(xù)輸出顯性電平最多的單元可繼續(xù)發(fā)送，比如兩個CAN單元同時發(fā)送數(shù)據(jù)，其中單元一發(fā)出的數(shù)標準幀的ID為0b,00110000000，而單元二發(fā)出的標準幀ID為0b,00100000000，可以看到發(fā)送到第4位時，單元一發(fā)出的是邏輯“1”，單元二的是邏輯“0”，因為總線上“0”比“1”優(yōu)先級搞，所以此時單元二獲得總線發(fā)送權(quán)，單元一將自動停止發(fā)送。

? 控制段

控制段由6個bit組成，其中DLC占用4個bit，表示要發(fā)送的字節(jié)數(shù)。

? 數(shù)據(jù)段

數(shù)據(jù)段即幀載有的有效數(shù)據(jù)了，CAN最多一次可發(fā)送8個字節(jié)（CANFD最多可以發(fā)送64字節(jié)，這個后面介紹帶CANFD功能的開發(fā)板時再細說），也就是說上面描述的DLC最大值為0b,1000。

? CRC段

CRC段總共有16bit，其中15個bit表示CRC值，另1個bit為CRC界定符。此段 CRC 的值計算范圍包括：幀起始、仲裁段、控制段、數(shù)據(jù)段。發(fā)送會根據(jù)發(fā)送的數(shù)據(jù)來計算出一個CRC值并通過CRC段發(fā)到總線，接收方以同樣的算法計算CRC值并和發(fā)送方發(fā)出的CRC段進行比較，當不一致時接收方會向總線報錯。

? ACK段

ACK段用來確認接收方是否正常接收。ACK段由 ACK 槽(ACK Slot)和 ACK 界定符 2 個位組成。

發(fā)送單元的 ACK，發(fā)送 2 個位的隱性位，而接收到正確消息的單元在 ACK 槽（ACK Slot）發(fā)送顯性位，通知發(fā)單元正常接收結(jié)束，這個過程叫發(fā)送 ACK/返回 ACK。發(fā)送 ACK 的是在既不處于總線關(guān)閉態(tài)也不處于休眠態(tài)的所有收單元中，接收到正常消息的單元（發(fā)送單元不發(fā)送 ACK）。

? 幀結(jié)束

幀結(jié)束由7個bit的邏輯“1”組成，表示該幀結(jié)束。

30.2.5 CAN的波特率

前面有提到CAN的波特率，波特率代表每秒鐘傳輸?shù)奈粩?shù)（1位就表示1bit），我們來看下GD32F303的波特率是怎么計算的。

首先需要了解一個概念，CAN時序的最小單位是一個叫Tq的東西，CAN的每個位即每個bit是由若干個Tq組成的，那么這個Tq的長度是多少呢？GD32F303的CAN是掛載在APB1總線的：

如果讀者將GD32F303的主頻配置為最高120M，且將APB1的時鐘配置為最高60M的話，那么CAN的時鐘就是60M，然后CAN有個分頻系數(shù)，在位時序寄存器CAN_BT中：

一個Tq占用的時間計算公式：分頻系數(shù)/CAN時鐘，舉個例子，我們設(shè)置這個分頻系數(shù)為6的話，一個Tq的時間就是6/60M = 100us，也可以說Tq的傳輸速率為10M。那么由多少個Tq組成CAN的一個位呢？還是看CAN_BT寄存器：

寄存器中有BS1和BS2，這兩個位域用于設(shè)置位段1和位段2（關(guān)于位段后面會介紹），一個CAN位占用的Tq個數(shù)等于位段1+位段2+1，舉個例子，設(shè)置位段1為5（即BS1=4），設(shè)置位段2為4（即BS2=3），那么一個CAN位占用的Tq個數(shù)為5+4+1=10。好，現(xiàn)在就可以來算CAN的波特率了，按照CAN分頻系數(shù)為6，位段1為5，位段2為4，一個位占用的時間為6/60M*10 = 1ms，也就是波特率=1M。我們可以把這個計算轉(zhuǎn)化為公式：

30.2.6 CAN的位時序和采樣點

我們現(xiàn)在來看下上一節(jié)提到的位段1和位段2。CAN總線控制器將位時間分為3個部分。

? 同步段（Synchronization segment），記為SYNC_SEG。該段占用1個時間單元（1 × ??????）。

? 位段1（Bit segment 1），記為BS1。該段占用1到16個Tq（由位時序寄存器配置）。相對于CAN協(xié)議而言， BS1相當于傳播時間段（Propagation delay segment）和相位緩沖段1（Phase buffer segment 1）。

? 位段2（Bit segment 2），記為BS2。該段占用1到8個Tq（由位時序寄存器配置）。相對于CAN協(xié)議而言， BS2相當于相位緩沖段2（Phase buffer segment 2）。

位時序圖：

這里提到的BS1（即位段1）和CAN時序寄存器中的BS1[3:0]位域不是一個概念，位段1=BS1[3:0]+1

說完位時序我們來介紹下GD32F303的采樣點。

對于接收方來說，需要對發(fā)送方發(fā)出的每個bit進行采樣，那么具體是采樣哪個點呢？按照CAN標準來說，采樣點為BS1和BS2的交界處，即：

而GD32F303為了更好的容錯性，會在標準采樣點前一個以及前前一個Tq加了兩個采樣點，取兩個有效位，所以GD32F303的采樣點為：

如果三個采樣點分別采樣到的為010，則認為該位為“1”。

30.2.7 GD32F303 CAN過濾器

前面提到CAN節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)的時候，幀ID是任意的，那么接收方是不是任意ID都可以接收呢？當然是可以的，但一般不會這么做，一個CAN節(jié)點一般只接收一個ID或幾個ID的報文，那么如何實現(xiàn)呢？這就要介紹CAN的過濾器了，只有總線上的報文幀ID通過了CAN節(jié)點的過濾，才會被接收。

GD32F303共有14個過濾器組（對于互聯(lián)性GD32F305/F307，是28個過濾器組），每個過濾器組有兩個過濾器寄存器。程序中需要設(shè)置過濾器對應(yīng)哪個接收FIFO（接收FIFO會在下一節(jié)中介紹）。

GD32F303過濾器（ x） 數(shù)據(jù)（ y） 寄存器（CAN_FxDATAy）（ x= 0...13, y = 0,1）（ 僅 CAN0可用）：

過濾器可以配置為2種位寬：32-bit位寬和16-bit位寬。 32-bit 位寬 CAN_FDATAx 包含字段： SFID[10:0]， EFID[17:0]， FF 和FT。

16-bit 位寬 CAN_FDATAx 包含字段： SFID[10:0]， FT， FF和 EFID[17:15]。

過濾器可以設(shè)置為兩種模式——掩碼模式和列表模式：

? 掩碼模式

對于一個待過濾的數(shù)據(jù)幀的標識符（Identifier），掩碼模式用來指定哪些位必須與預(yù)設(shè)的標識符相同，哪些位無需判斷。掩碼模式有兩種位寬：32bit和16bit。

一個 32-bit 位寬掩碼模式過濾器如下：

可以看到，在掩碼模式下，F(xiàn)DATA0用于目標ID，F(xiàn)DATA1用于Mask。舉個例子，設(shè)置FDATA0為0x55550000，F(xiàn)DATA1為0xFF00FF00（第31~24以及第15~8位為1），那么意味著總線上的報文ID的第31~24以及第15~8位必須和FDATA0相應(yīng)位相同，就可以通過這個過濾器，而其他位則不需要關(guān)心，也就是說幀ID為0x55xx00xx可以通過過濾器。

明白了32bit掩碼模式過濾器，16位位寬就很好理解了。一個16-bit位寬掩碼模式過濾器如下：

和32-bit的不用，16-bit位寬掩碼過濾器的ID為FDATA0的高16bit，Mask為FDATA0的低16bit，這也意味著16-bit位寬掩碼模式可以設(shè)置28個過濾ID掩碼類型。

? 列表模式

列表模式和掩碼模式不同，列表模式設(shè)置了一個個具體ID，只有和這些ID完全相同的幀才可以通過過濾器，同樣分成兩種位寬模式。

32-bit位寬列表模式過濾器：

16-bit位寬列表模式過濾器：

30.2.8 GD32F303 CAN的發(fā)送和接收

通過上面的學(xué)習(xí)，我們已經(jīng)基本了解了CAN的工作原理了，這節(jié)我們來講GD32F303 CAN的收發(fā)。首先我們需要了解GD32F303 CAN的結(jié)構(gòu)框圖：

可以看到，GD32F303是有3個發(fā)送郵箱和兩個深度為3的接收FIFO，下面我們分別介紹數(shù)據(jù)發(fā)送和數(shù)據(jù)接收。

? 數(shù)據(jù)發(fā)送

發(fā)送寄存器的框圖：

三個發(fā)送郵箱對于三組發(fā)送寄存器TMIx、TMPx、TMDATA0x和TMDATA1x（x=0,1,2）：

發(fā)送郵箱標識符寄存器（CAN_TMIx）

發(fā)送郵箱屬性寄存器(CAN_TMPx)：

發(fā)送郵箱 data0 寄存器（CAN_TMDATA0x）：

發(fā)送郵箱 data1 寄存器（CAN_TMDATA1x）：

當需要發(fā)送數(shù)據(jù)時，選擇一個空閑（empty）的郵箱（讀取CAN_TSTAT寄存器獲?。?，然后將該郵箱對應(yīng)TMIx、TMPx、TMDATA0x和TMDATA1x寄存器填好后，使能TMIx的TEN位，寄存器中的數(shù)據(jù)就自動轉(zhuǎn)移到郵箱。

實際上數(shù)據(jù)到郵箱后也不一定就馬上發(fā)送到總線，因為有可能總線上正有數(shù)據(jù)發(fā)送，或者其他的郵箱中也有數(shù)據(jù)，這就涉及到CAN發(fā)送郵箱的調(diào)度：

當發(fā)送郵箱被填入新的數(shù)據(jù)后，郵箱狀態(tài)從empty轉(zhuǎn)到pending狀態(tài)。當超過1 個郵箱處于 pending 狀態(tài)時，需要對多個郵箱進行調(diào)度，這時發(fā)送郵箱處于 scheduled 狀態(tài)。當調(diào)度完成后，發(fā)送郵箱中的數(shù)據(jù)開始向 CAN 總線上發(fā)送，這時發(fā)送郵箱處于 transmit 狀態(tài)。當數(shù)據(jù)發(fā)送完成，郵箱變?yōu)榭臻e，可以再次交給應(yīng)用程序使用，這時發(fā)送郵箱重新變?yōu)?empty 狀態(tài)。

發(fā)送郵箱狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖：

當多個發(fā)送郵箱處于等待狀態(tài)下時，可以通過CAN_CTL的TFO位的值可以決定發(fā)送順序：

當TFO為1，所有等待發(fā)送的郵箱按照先來先發(fā)送（FIFO）的順序進行。

當TFO為0，具有最小標識符（Identifier）的郵箱最先發(fā)送。如果所有的標識符（Identifier）相等，具有最小郵箱編號的郵箱最先發(fā)送。

? 數(shù)據(jù)接收

接收寄存器的框圖：

兩個接收FIFO對應(yīng)了兩組接收寄存器RFIFOMIx， RFIFOMPx，RFIFOMDATA0x和RFIFOMDATA1x（x=0,1）：

接收 FIFO 郵箱標識符寄存器（CAN_RFIFOMIx）：

接收 FIFO 郵箱屬性寄存器（CAN_RFIFOMPx） ：

接收 FIFO 郵箱 data0 寄存器（CAN_RFIFOMDATA0x） ：

接收 FIFO 郵箱 data1 寄存器（CAN_RFIFOMDATA1x） ：

當總線上報文通過CAN接收過濾器后（過濾器需要設(shè)置對應(yīng)的FIFO號），數(shù)據(jù)就會保存到接收郵箱中，每個接收FIFO包含3個接收郵箱，用來接收存儲數(shù)據(jù)幀。這些郵箱按照先進先出方式進行組織，最早從CAN網(wǎng)絡(luò)接收的數(shù)據(jù)，最早被應(yīng)用程序處理。

寄存器CAN_RFIFOx包含F(xiàn)IFO狀態(tài)信息和幀的數(shù)量。當FIFO中包含數(shù)據(jù)時，可以通過寄存器CAN_RFIFOMIx， CAN_RFIFOMPx， CAN_RFIFOMDATA0x和CAN_RFIFOMDATA1x讀取數(shù)據(jù)，之后將寄存器CAN_RFIFOx的RFD置1釋放郵箱。

用戶可以通過讀取寄存器CAN_RFIFOx來獲取FIFO的一些信息，比如接收FIFO中目前還有多少個郵箱內(nèi)容沒有被讀取，是否有FIFO溢出的情況等。關(guān)于溢出時的處理方式，可以通過CAN_CTL寄存器的RFOD位來進行設(shè)置（讀者可閱讀GD32F30x用戶手冊來查看相關(guān)寄存器含義）。

30.2.9 GD32F303 CAN工作模式

CAN 總線控制器有 3 種工作模式：

? 睡眠工作模式；

? 初始化工作模式；

? 正常工作模式。

睡眠工作模式

芯片復(fù)位后， CAN總線控制器處于睡眠工作模式。該模式下CAN總線控制器的時鐘停止工作并處于一種低功耗狀態(tài)。

將CAN_CTL寄存器的SLPWMOD位置1，可以使CAN總線控制器進入睡眠工作模式。 當進入睡眠工作模式后， CAN_STAT寄存器的SLPWS位將被硬件置1。

將CAN_CTL寄存器的AWU位置1，并當CAN檢測到總線活動時， CAN總線控制器將自動退出睡眠工作模式。將CAN_CTL寄存器的SLPWMOD位清0，也可以退出睡眠工作模式。

由睡眠模式進入初始化工作模式：將CAN_CTL寄存器的IWMOD位置1， SLPWMOD位清0。

由睡眠模式進入正常工作模式：將CAN_CTL寄存器的IWMOD位和SLPWMOD位清0。

初始化工作模式

如果需要配置 CAN 總線通信參數(shù)， CAN 總線控制器必須進入初始化工作模式。將 CAN_CTL寄存器的 IWMOD 位置 1，使 CAN 總線控制器進入初始化工作模式，將其清 0 則離開初始化 工作模式。在進入初始化工作模式后， CAN_STAT 寄存器的IWS 位將被硬件置 1。

由初始化模式進入睡眠模式： CAN_CTL 寄存器的 SLPWMOD 位置 1， IWMOD 位清 0。

由初始化模式進入正常工作模式： CAN_CTL 寄存器的 SLPWMOD 位和 IWMOD 位清0。

正常工作模式
在初始化工作模式中配置完CAN 總線通信參數(shù)后，將 CAN_CTL 寄存器的IWMOD位清0可以進入正常工作模式并與 CAN 總線網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點進行正常通信。

由正常工作模式進入睡眠工作模式： CAN_CTL 寄存器的 SLPWMOD 位置 1，并等待當前數(shù)據(jù)收發(fā)過程結(jié)束。

由正常工作模式初始化工作模式： CAN_CTL 寄存器的 IWMOD 位置 1，并等待當前數(shù)據(jù)收發(fā)過程結(jié)束。

30.2.10 GD32F303 CAN通信模式

CAN 總線控制器有 4 種通信模式：

? 靜默（Silent）通信模式；

? 回環(huán)（Loopback）通信模式；

? 回環(huán)靜默（Loopback and Silent）通信模式；

? 正常（Normal）通信模式。

靜默（Silent）通信模式

在靜默通信模式下，可以從 CAN 總線接收數(shù)據(jù)，但不向總線發(fā)送任何數(shù)據(jù)。將 CAN_BT寄存器中的 SCMOD 位置 1，使 CAN 總線控制器進入靜默通信模式，將其清0 可以退出靜默通信模式。

靜默通信模式可以用來監(jiān)控CAN 網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)傳輸。

回環(huán)（Loopback）通信模式

在回環(huán)通信模式下，由 CAN 總線控制器發(fā)送的數(shù)據(jù)可以被自己接收并存入接收FIFO，同時這些發(fā)送數(shù)據(jù)也送至CAN 網(wǎng)絡(luò)。將CAN_BT 寄存器中的 LCMOD 位置 1，使 CAN總線控制器進入回環(huán)通信模式，將其清0 可以退出回環(huán)通信模式。本實驗中就用到了CAN的回環(huán)通訊模式。

回環(huán)通信模式通常用來進行CAN 通信自測。

回環(huán)靜默（Loopback and Silent）通信模式

在回環(huán)靜默通信模式下， CAN 的 RX 和 TX 引腳與 CAN 網(wǎng)絡(luò)斷開。 CAN 總線控制器既不從CAN 網(wǎng)絡(luò)接收數(shù)據(jù)，也不向 CAN 網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)，其發(fā)送的數(shù)據(jù)僅可以被自己接收。將CAN_BT寄存器中的 LCMOD 位和 SCMOD 位置 1，使 CAN 總線控制器進入回環(huán)靜默通信模式，將它們清 0 可以退出回環(huán)靜默通信模式。

回環(huán)靜默通信模式通常用來進行CAN 通信自測。對外 TX 引腳保持隱性狀態(tài)（邏輯1）， RX 引腳保持高阻態(tài)。

正常（Normal）通信模式

CAN 總線控制器通常工作在正常通信模式下，可以從 CAN 總線接收數(shù)據(jù)，也可以向 CAN 總線發(fā)送數(shù)據(jù)。這時需要將 CAN_BT 寄存器的LCMOD 位和 SCMOD 位清0。

30.3 硬件設(shè)計

本實驗CAN的硬件設(shè)計如下：

30.4 代碼解析

30.4.1 CAN 配置函數(shù)

在driver_can.c中定義了driver_can_config函數(shù)，用于CAN的基本參數(shù)和過濾器配置：

C
void driver_can_config(typdef_can_general can_general)
{
rcu_periph_clock_enable(can_general.rcu_can); //CAN時鐘使能
rcu_periph_clock_enable(can_general.rcu_IO_port); //IO時鐘使能
if(can_general.can_remap != 0) //如IO有remap，需要配置remap功能
{
rcu_periph_clock_enable(RCU_AF);
gpio_pin_remap_config(can_general.can_remap,ENABLE);
}
gpio_init(can_general.IO_port,GPIO_MODE_IPU,can_general.gpio_speed,can_general.pin_rx); //CAN RX IO配置
gpio_init(can_general.IO_port,GPIO_MODE_AF_PP,can_general.gpio_speed,can_general.pin_tx); //CAN TX IO配置

can_struct_para_init(CAN_INIT_STRUCT, &can_general.can_parameter); //CAN初始化結(jié)構(gòu)體的初始化
can_struct_para_init(CAN_INIT_STRUCT, &can_general.can_filter); //CAN過濾器結(jié)構(gòu)體的初始化

can_deinit(can_general.can_port); //CAN的deinit

can_general.can_parameter.time_triggered = DISABLE; ?//時間觸發(fā)功能
can_general.can_parameter.auto_bus_off_recovery = DISABLE;//busoff自恢復(fù)功能
can_general.can_parameter.auto_wake_up = DISABLE; //自動喚醒功能
can_general.can_parameter.no_auto_retrans = DISABLE;//自動重發(fā)功能，需要注意DISABLE為使能自動重發(fā)
can_general.can_parameter.rec_fifo_overwrite = DISABLE;//接收溢出模式
can_general.can_parameter.trans_fifo_order = DISABLE;//發(fā)送郵箱順序配置
can_general.can_parameter.working_mode = CAN_LOOPBACK_MODE;//回環(huán)模式
can_general.can_parameter.resync_jump_width = CAN_BT_SJW_1TQ;//再同步補償
can_general.can_parameter.time_segment_1 = CAN_BT_BS1_5TQ;//BS1設(shè)置，注意這里設(shè)置為5，寄存器BS1[3:0]實際為4
can_general.can_parameter.time_segment_2 = CAN_BT_BS2_4TQ;//BS2設(shè)置，注意這里設(shè)置為4，寄存器BS2[2:0]實際為3

/* 1MBps */

??if CAN_BAUDRATE == 1000 //波特率設(shè)置

can_general.can_parameter.prescaler = 6;
/* 500KBps */

# elif CAN_BAUDRATE == 500

can_general.can_parameter.prescaler = 12;
/* 250KBps */

?elif CAN_BAUDRATE == 250

can_general.can_parameter.prescaler = 24;
/* 125KBps */

?elif CAN_BAUDRATE == 125

can_general.can_parameter.prescaler = 48;
/* 100KBps */

?elif? CAN_BAUDRATE == 100

can_general.can_parameter.prescaler = 60;
/* 50KBps */

?elif? CAN_BAUDRATE == 50

can_general.can_parameter.prescaler = 120;
/* 20KBps */

?elif? CAN_BAUDRATE == 20

can_general.can_parameter.prescaler = 300;

# endif

# error "please select list can baudrate in private defines in main.c "

# endif

/* initialize CAN */
can_init(can_general.can_port, &can_general.can_parameter);//CAN初始化

/* initialize filter */
can_general.can_filter.filter_number=0; //過濾器號
can_general.can_filter.filter_mode = CAN_FILTERMODE_MASK;//掩碼模式
can_general.can_filter.filter_bits = CAN_FILTERBITS_32BIT;//掩碼位寬
can_general.can_filter.filter_list_high = 0x3000<<1; //掩碼和ID設(shè)置
can_general.can_filter.filter_list_low = 0x0000;
can_general.can_filter.filter_mask_high = 0x3000<<1;
can_general.can_filter.filter_mask_low = 0x0000;
can_general.can_filter.filter_fifo_number = CAN_FIFO0; //過濾器關(guān)聯(lián)接收FIFO號
can_general.can_filter.filter_enable = ENABLE; //過濾器使能
can_filter_init(&can_general.can_filter); //過濾器初始化

can_general.can_filter.filter_number=1;
can_general.can_filter.filter_list_high = 0x5000<<1;
can_general.can_filter.filter_list_low = 0x0000;
can_general.can_filter.filter_mask_high = 0x5000<<1;
can_general.can_filter.filter_mask_low = 0x0000;
can_general.can_filter.filter_fifo_number = CAN_FIFO1;

can_filter_init(&can_general.can_filter);

if(can_general.can_rx_use_interrupt == SET)//打開CAN接收中斷
{
can_interrupt_enable(can_general.can_port, CAN_INT_RFNE0);
can_interrupt_enable(can_general.can_port, CAN_INT_RFNE1);
}
}

其中波特率CAN_BAUDRATE在driver_can.h中預(yù)定義：

C
/* select CAN baudrate */
/* 1MBps */

?define CAN_BAUDRATE? 1000

/* 500kBps */
/* #define CAN_BAUDRATE ?500 */
/* 250kBps */
/* #define CAN_BAUDRATE ?250 */
/* 125kBps */
/* #define CAN_BAUDRATE ?125 */
/* 100kBps */
/* #define CAN_BAUDRATE ?100 */
/* 50kBps */
/* #define CAN_BAUDRATE ?50 */
/* 20kBps */
/* #define CAN_BAUDRATE ?20 */

30.4.2 CAN 發(fā)送函數(shù)

在driver_can.c中定義了CAN發(fā)送函數(shù)：

C
void driver_can_transmit(typdef_can_general can_general,can_trasnmit_message_struct *transmit_message)
{
can_message_transmit(can_general.can_port,transmit_message);
}

30.4.3 CAN中斷接收函數(shù)

在bsp_can.c中定義了CAN FIFO0和FIFO1的中斷接收處理函數(shù)：

C
void can0_rx0_interrupt_handler(void)
{
can_message_receive(CAN0, CAN_FIFO0, &can0_receive_message_fifo0);//將數(shù)據(jù)從FIFO中轉(zhuǎn)移到接收寄存器組中
if((0x300 == can0_receive_message_fifo0.rx_sfid)&&(CAN_FF_STANDARD == can0_receive_message_fifo0.rx_ff)&&(2 == can0_receive_message_fifo0.rx_dlen)){
can0_receive_fifo0_flag = SET;
}else{
can0_receive_fifo0_flag = RESET;
}
}

C
void can0_rx1_interrupt_handler(void)
{
can_message_receive(CAN0, CAN_FIFO1, &can0_receive_message_fifo1);//將數(shù)據(jù)從FIFO中轉(zhuǎn)移到接收寄存器組中
if((0x500 == can0_receive_message_fifo1.rx_sfid)&&(CAN_FF_STANDARD == can0_receive_message_fifo1.rx_ff)&&(2 == can0_receive_message_fifo1.rx_dlen)){
can0_receive_fifo1_flag = SET;
}else{
can0_receive_fifo1_flag = RESET;
}
}

30.4.4 main函數(shù)實現(xiàn)

main函數(shù)實現(xiàn)如下：

C
int main(void)
{
driver_init();//delay函數(shù)初始化
bsp_uart_init(&BOARD_UART);//BOARD_UART串口初始化
bsp_can_config(BSP_CAN);//BOARD_CAN初始化
nvic_irq_enable(USBD_LP_CAN0_RX0_IRQn,0,0);//使能CAN0 FIFO0 NVIC
nvic_irq_enable(CAN0_RX1_IRQn,0,0);//使能CAN0 FIFO1 NVIC
while (1)
{
bsp_can_transmit(BSP_CAN,&bsp_can_transmit_message_1);//發(fā)送一幀數(shù)據(jù)
printf("\r\n can0 transmit data:%x,%x", bsp_can_transmit_message_1.tx_data[0], bsp_can_transmit_message_1.tx_data[1]);//發(fā)送數(shù)據(jù)打印
delay_ms(1000); //延時1s
bsp_can_transmit(BSP_CAN,&bsp_can_transmit_message_2);//發(fā)送一幀數(shù)據(jù)
printf("\r\n can0 transmit data:%x,%x", bsp_can_transmit_message_2.tx_data[0], bsp_can_transmit_message_2.tx_data[1]);//發(fā)送數(shù)據(jù)打印
delay_ms(1000);
bsp_can_transmit(BSP_CAN,&bsp_can_transmit_message_3);//發(fā)送一幀數(shù)據(jù)
printf("\r\n can0 transmit data:%x,%x", bsp_can_transmit_message_3.tx_data[0], bsp_can_transmit_message_3.tx_data[1]);//發(fā)送數(shù)據(jù)打印
delay_ms(1000);
if(can0_receive_fifo0_flag == SET)
{
printf("\r\n can0_fifo0 receive ID = %x data:%x,%x", can0_receive_message_fifo0.rx_sfid,can0_receive_message_fifo0.rx_data[0], can0_receive_message_fifo0.rx_data[1]);//接收數(shù)據(jù)打印
can0_receive_fifo0_flag = RESET; //標志位清除
}
if(can0_receive_fifo1_flag == SET)
{
printf("\r\n can0_fifo1 receive ID = %x data:%x,%x", can0_receive_message_fifo1.rx_sfid,can0_receive_message_fifo1.rx_data[0], can0_receive_message_fifo1.rx_data[1]);//接收數(shù)據(jù)打印
can0_receive_fifo1_flag = RESET;
}
}
}

BSP_CAN實參結(jié)構(gòu)體初始化在bsp_can.c中：

C
typdef_can_general BSP_CAN =
{
.can_port = CAN0,
.rcu_can = RCU_CAN0,
.rcu_IO_port = RCU_GPIOB,
.IO_port = GPIOB,
.pin_tx = GPIO_PIN_9,
.pin_rx = GPIO_PIN_8,
.can_remap = GPIO_CAN_PARTIAL_REMAP,
.gpio_speed = GPIO_OSPEED_50MHZ ???????,
.can_rx_use_interrupt = SET
};

main函數(shù)中實現(xiàn)的功能是每隔1s，分別發(fā)送幀ID為0x300,0x500和0x400的文到CAN總線，每幀發(fā)送兩個數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體初始化在bsp_can.c中：

C
can_trasnmit_message_struct bsp_can_transmit_message_1 = {
.tx_sfid = 0x300,
.tx_efid = 0x00,
.tx_ft = CAN_FT_DATA,
.tx_ff = CAN_FF_STANDARD,
.tx_dlen = 2,
.tx_data[0] = 0x55,
.tx_data[1] = 0xAA,
};

can_trasnmit_message_struct bsp_can_transmit_message_2 = {
.tx_sfid = 0x500,
.tx_efid = 0x00,
.tx_ft = CAN_FT_DATA,
.tx_ff = CAN_FF_STANDARD,
.tx_dlen = 2,
.tx_data[0] = 0x01,
.tx_data[1] = 0x02,
};

can_trasnmit_message_struct bsp_can_transmit_message_3 = {
.tx_sfid = 0x400,
.tx_efid = 0x00,
.tx_ft = CAN_FT_DATA,
.tx_ff = CAN_FF_STANDARD,
.tx_dlen = 2,
.tx_data[0] = 0x02,
.tx_data[1] = 0x01,
};

因為使用了回環(huán)模式，故發(fā)送的報文同時也會被CAN接收，而由于過濾器的配置，ID為0x300的會被接收到FIFO0中，ID為0x500的會被接收到FIFO1中，而ID為0x400的由于無法通過過濾器，被CAN舍棄。

30.5 實驗結(jié)果

使用USB-TypeC線，連接電腦和板上USB to UART口后，配置好串口調(diào)試助手，即可看到CAN發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的情況：