（八）STM32的CAN模块实验

bxCAN是基本扩展CAN(Basic Extended CAN)的缩写，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)。

主要特点
*****; 支持CAN协议2.0A和2.0B主动模式
*****; 
波特率最高可达1兆位/秒
*****; 
支持时间触发通信功能

发送
*****;3个发送邮箱
*****;
发送报文的优先级特性可软件配置
*****;记录发送SOF时刻的时间戳

接收
*****; 3级深度的2个接收FIFO
*****;
14个位宽可变的过滤器组－由整个CAN共享
*****; 标识符列表
*****;FIFO溢出处理方式可配置
*****;
记录接收SOF时刻的时间戳

可支持时间触发通信模式
*****;
禁止自动重传模式
*****;
16位自由运行定时器
*****;
定时器分辨率可配置
*****;
可在最后2个数据字节发送时间戳

管理
*****; 中断可屏蔽
*****;
邮箱占用单独1块地址空间，便于提高软件效率

看完这些特点后，疑问一个一个地出现，
1.     
  什么是时间触发功能？
2.     
  发送邮箱是什么来的？
3.     
  报文是什么来的？
4.     
  什么叫时间戳？
5.     
  什么叫接收FIFO？
6.     
  什么叫过滤器？

 

好了，解释来了。。。

报文:
报文包含了将要发送的完整的数据信息

发送邮箱:
共有3个发送邮箱供软件来发送报文。发送调度器根据优先级决定哪个邮箱的报文先被发送。

接收过滤器:
共有14个位宽可变/可配置的标识符过滤器组，软件通过对它们编程，从而在引脚收到的报文中选择它需要的报文，而把其它报文丢弃掉。

接收FIFO
共有2个接收FIFO，每个FIFO都可以存放3个完整的报文。它们完全由硬件来管理

工作模式
bxCAN有3个主要的工作模式：初始化、正常和睡眠模式。

初始化模式
*软件通过对CAN_MCR寄存器的INRQ位置1，来请求bxCAN进入初始化模式，然后等待硬件对CAN_MSR寄存器的INAK位置1来进行确认

*软件通过对CAN_MCR寄存器的INRQ位清0，来请求bxCAN退出初始化模式，当硬件对CAN_MSR寄存器的INAK位清0就确认了初始化模式的退出。

*当bxCAN处于初始化模式时，报文的接收和发送都被禁止，并且CANTX引脚输出隐性位（高电平）

正常模式
在初始化完成后，软件应该让硬件进入正常模式，以便正常接收和发送报文。软件可以通过对CAN_MCR寄存器的INRQ位清0，来请求从初始化模式进入正常模式，然后要等待硬件对CAN_MSR寄存器的INAK位置1的确认。在跟CAN总线取得同步，即在CANRX引脚上监测到11个连续的隐性位（等效于总线空闲）后，bxCAN才能正常接收和发送报文。

过滤器初值的设置不需要在初始化模式下进行，但必须在它处在非激活状态下完成（相应的FACT位为0）。而过滤器的位宽和模式的设置，则必须在初始化模式下，进入正常模式前完成。

睡眠模式（低功耗）
*软件通过对CAN_MCR寄存器的SLEEP位置1，来请求进入这一模式。在该模式下，bxCAN的时钟停止了，但软件仍然可以访问邮箱寄存器。

*当bxCAN处于睡眠模式，软件想通过对CAN_MCR寄存器的INRQ位置1，来进入初始化式，那么软件必须同时对SLEEP位清0才行

*有2种方式可以唤醒（退出睡眠模式）bxCAN：通过软件对SLEEP位清0，或硬件检测CAN总线的活动。

工作流程

那么究竟can是怎样发送报文的呢？

发送报文的流程为：
应用程序选择1个空发送邮箱；设置标识符，数据长度和待发送数据；

然后对CAN_TIxR寄存器的TXRQ位置1，来请求发送。TXRQ位置1后，邮箱就不再是空邮箱；而一旦邮箱不再为空，软件对邮箱寄存器就不再有写的权限。TXRQ位置1后，邮箱马上进入挂号状态，并等待成为最高优先级的邮箱，参见发送优先级。一旦邮箱成为最高优先级的邮箱，其状态就变为预定发送状态。一旦CAN总线进入空闲状态，预定发送邮箱中的报文就马上被发送（进入发送状态）。一旦邮箱中的报文被成功发送后，它马上变为空邮箱；硬件相应地对CAN_TSR寄存器的RQCP和TXOK位置1，来表明一次成功发送。

如果发送失败，由于仲裁引起的就对CAN_TSR寄存器的ALST位置1，由于发送错误引起的
就对TERR位置1。

原来发送的优先级可以由标识符和发送请求次序决定：
由标识符决定
当有超过1个发送邮箱在挂号时，发送顺序由邮箱中报文的标识符决定。根据CAN协议，标识符数值最低的报文具有最高的优先级。如果标识符的值相等，那么邮箱号小的报文先被发送。

由发送请求次序决定
通过对CAN_MCR寄存器的TXFP位置1，可以把发送邮箱配置为发送FIFO。在该模式下，发送的优先级由发送请求次序决定。

该模式对分段发送很有用。

时间触发通信模式
在该模式下，CAN硬件的内部定时器被激活，并且被用于产生时间戳，分别存储在

CAN_RDTxR/CAN_TDTxR寄存器中。内部定时器在接收和发送的帧起始位的采样点位置被采样，并生成时间戳（标有时间的数据）。

接着又是怎样接收报文的呢?
接收管理
接收到的报文，被存储在3级邮箱深度的FIFO中。FIFO完全由硬件来管理，从而节省了CPU

的处理负荷，简化了软件并保证了数据的一致性。应用程序只能通过读取FIFO输出邮箱，来读取FIFO中最先收到的报文。

有效报文
根据CAN协议，当报文被正确接收（直到EOF域的最后1位都没有错误），且通过了标识符

过滤，那么该报文被认为是有效报文。

接收相关的中断条件
*
一旦往FIFO存入1个报文，硬件就会更新FMP[1:0]位，并且如果CAN_IER寄存器的FMPIE位为1，那么就会产生一个中断请求。

*
当FIFO变满时（即第3个报文被存入），CAN_RFxR寄存器的FULL位就被置1，并且如果CAN_IER寄存器的FFIE位为1，那么就会产生一个满中断请求。

* 在溢出的情况下，FOVR位被置1，并且如果CAN_IER寄存器的FOVIE位为1，那么就会产生一个溢出中断请求

标识符过滤
在CAN协议里，报文的标识符不代表节点的地址，而是跟报文的内容相关的。因此，发送者以广播的形式把报文发送给所有的接收者。（注：不是一对一通信，而是多机通信）节点在接收报文时－根据标识符的值－决定软件是否需要该报文；如果需要，就拷贝到SRAM里；如果不需要，报文就被丢弃且无需软件的干预。

为满足这一需求，bxCAN为应用程序提供了14个位宽可变的、可配置的过滤器组（13~0），以便只接收那些软件需要的报文。硬件过滤的做法节省了CPU开销，否则就必须由软件过滤从而占用一定的CPU开销。每个过滤器组x由2个32位寄存器，CAN_FxR0和CAN_FxR1组成。

过滤器的模式的设置
通过设置CAN_FM0R的FBMx位，可以配置过滤器组为标识符列表模式或屏蔽位模式。

为了过滤出一组标识符，应该设置过滤器组工作在屏蔽位模式。
为了过滤出一个标识符，应该设置过滤器组工作在标识符列表模式。
应用程序不用的过滤器组，应该保持在禁用状态。

过滤器优先级规则
􀁺
1位宽为32位的过滤器，优先级高于位宽为16位的过滤器
􀁺 2对于位宽相同的过滤器，标识符列表模式的优先级高于屏蔽位模式
􀁺 3位宽和模式都相同的过滤器，优先级由过滤器号决定，过滤器号小的优先级高

在接收一个报文时，其标识符首先与配置在标识符列表模式下的过滤器相比较；如果匹配上，报文就被存放到相关联的FIFO中，并且所匹配的过滤器的序号被存入过滤器匹配序号中。

如果没有匹配，报文标识符接着与配置在屏蔽位模式下的过滤器进行比较。
如果报文标识符没有跟过滤器中的任何标识符相匹配，那么硬件就丢弃该报文，且不会对软件有任何打扰。

接收邮箱（FIFO）
在接收到一个报文后，软件就可以访问接收FIFO的输出邮箱来读取它。一旦软件处理了报文（如把它读出来），软件就应该对CAN_RFxR寄存器的RFOM位进行置1，来释放该报文，以便为后面收到的报文留出存储空间。

中断
bxCAN占用4个专用的中断向量。通过设置CAN中断允许寄存器(CAN_IER)，每个中断源都可以单独允许和禁用。

􀁺 发送中断可由下列事件产生：
─
发送邮箱0变为空，CAN_TSR寄存器的RQCP0位被置1。
─ 发送邮箱1变为空，CAN_TSR寄存器的RQCP1位被置1。
─ 发送邮箱2变为空，CAN_TSR寄存器的RQCP2位被置1。

􀁺 FIFO0中断可由下列事件产生：
─
FIFO0接收到一个新报文，CAN_RF0R寄存器的FMP0位不再是‘00’。
─ FIFO0变为满的情况，CAN_RF0R寄存器的FULL0位被置1。
─ FIFO0发生溢出的情况，CAN_RF0R寄存器的FOVR0位被置1。

􀁺 FIFO1中断可由下列事件产生：
─
FIFO1接收到一个新报文，CAN_RF1R寄存器的FMP1位不再是‘00’。
─ FIFO1变为满的情况，CAN_RF1R寄存器的FULL1位被置1。
─ FIFO1发生溢出的情况，CAN_RF1R寄存器的FOVR1位被置1。

􀁺
错误和状态变化中断可由下列事件产生：
─
出错情况，关于出错情况的详细信息请参考CAN错误状态寄存器(CAN_ESR)。
─ 唤醒情况，在CAN接收引脚上监视到帧起始位(SOF)。
─ CAN进入睡眠模式。

工作流程大概就是这个样子，接着就是一大堆烦人的can寄存器，看了一遍总算有了大概的了解，况且这么多的寄存器要一下子把他们都记住是不可能的。根据以往的经验，只要用多几次，对寄存器的功能就能记住。