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。第二步要设置 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:
第 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\r\n",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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