CAN 二: STM32 CAN控制器

1、CAN控制器介绍

(1)STM32 CAN控制器(bxCAN)，支持CAN 2.0A和CAN 2.0B Active版本协议。

• bxCAN存在于F1、F4、F7系列的STM32。
• H7系列称作FDCAN。

(2)CAN 2.0A 只能处理标准数据帧且扩展帧的内容会识别错别，而CAN 2.0B Active可以处理标准数据帧和扩展数据帧。CAN  2.0B Passive只能处理标准数据帧且扩展帧的内容会忽略。

(3)bxCAN主要特点：

• 波特率最高可达1M bps
• 支持时间触发通信(CAN的硬件内部定时器可以在TX/RX的帧起始位的采样点位置生成时间戳)
• 具有3级发送邮箱
• 具有3级深度的3个接收FIFO
• 可变的过滤器组(最多28个)

2、CAN控制器模式

(1)CAN控制器的工作模式有三种：初始化模式、正式模式和睡眠模式。

(2)CAN复位后进入睡眠模式，可以降低功耗；进入初始化模式，对寄存进行配置；进入正常模式，CAN总线同步，开发接收和发送数据。

(3)CAN控制器的测试模式有三种：静默模式、环回模式和环回静默模式。这些模式在初始化模式下进行配置。

(4)各种模式示意图如下：

• 正常模式：可向总线发送或接收数据；总线的正常节点。
• 静默模式：只向总线发送1不能发送0(发送接收的应答信号)，可从总线接收数据；可统计总线的流量。
• 环回模式：发送的数据直接到接收，也就是自发自收(总线可监测发送的数据)，不能从总线接收数据；用于自检。
• 环回静默模式：发送的数据直接到输入(总线不可监测法发送的数据)，不能从总线接收数据；用于自检，且不影响总线。

(5)CAN还有调试模式。

3、CAN控制器框图

3.1、框图简介

(1)CAN内核包含各种控制/状态/配置寄存器，可以配置模式、波特率等。

(2)发送邮箱用来缓存待发送的报文，最多可以缓存3个报文。

(3)接收FIFO：缓存接收到的有效报文。

(4)接收过滤器：筛选有效报文。

3.2、发送处理流程

• 发送优先级由邮箱中报文的标识符决定。标识符数值越低，优先级越高。如果标识符值相同，邮箱编号小的先被发送。
• ID：发送标识符；DLC：发送的长度；DATA：发送的数据。

3.3、接收处理流程

• 有效报文指的是（数据帧直到EOF段的最后一位都没有错误），且通过过滤器组对标识符过滤。
• FIFO锁定功能决定丢失的是最新收到的报文还是最初存入FIFO的报文。

3.4、接收过滤器

(1)当总线上报文数据量很大时，总线上的设备会频繁获取报文，占用CPU。过滤器的存在，选择性接收有效报文，减轻系统负担。

(2)每个过滤器组都有两个32位寄存器CAN_FxR1和CAN_FxR2。

• 寄存器的位宽可配置。位宽可设置32位或16位，寄存器存储的内容就有所区别。

  • 过滤器组Reg	32位	16位（寄存器由两部分组成）
    CAN_FxR1	STDID[10:0]、EXTID[17:0]、 IDE、RTR	STDID[10:0]、EXTID[17:15]、 IDE、RTR
    CAN_FxR2	STDID[10:0]、EXTID[17:0]、 IDE、RTR	STDID[10:0]、EXTID[17:15]、 IDE、RTR=

• 寄存器的选择模式可配置。根据过滤器组的选择模式不同，寄存器的作用不尽相同。
  • 选择模式可设置屏蔽位模式或标识符列表模式，寄存器内容的功能就有所区别。
  • 屏蔽位模式，可以选择出一组符合条件的报文。寄存器内容功能相当于是否符合条件，相当于关键词的搜索。(过滤器组Reg中的bit值：1必须匹配，0不用关心)
  • 标识符列表模式，可以选择出几个特定ID的报文。寄存器内容功能就是标识符本身，相当于白名单。

(3)举例如下：

• 通常16位用于筛选标准数据帧。
• 通常32位用于筛选扩展数据帧。

(5)过滤器寄存器

• 屏蔽位寄存器中位值为1，标识与ID要必须匹配；位值为0，标识可不与ID匹配。
• 在使能过滤器情况下，总线上广播的报文ID与过滤器的配置不匹配，CAN控制器会丢弃该报文，不会进入到接收FIFO中。
• 注意：标识符选择位IDE(标准帧/扩展帧)和帧类型RTR(数据帧/遥控帧)需要一致。不同过滤器组的工作模式可以设置为不同。

4、CAN控制器位时序

(1)STM32F103中CAN外设时钟为36M，时钟周期便是 1/36000000秒。

(2)STM32F407中CAN外设时钟为42M，时钟周期便是 1/42000000秒。