stm32的can现场总线实验
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STM32上CAN_OPEN总线移植
STM32上CAN_OPEN总线移植本文的由来：公司开发的几个产品上都要用到CAN_OPEN总线。
它们适应于DS406标准。
现在公司从来没有人做过有关这方面的事情，而本人也未接触过，但是对下列协议比较了解且已用到产品上：1 以太网及TCP/IP栈。
2 USB2.0 3.03. SSI4. modbus/TCP modbus/RTU所以想用一段时间把这个产品加上can_open总线。
开发过程及调研：为了进行这个开发，购买了下列书籍：现场总线CANOPEN设计与应用，是CiA主席写的。
项目驱动--canopen现场总线基础教程这个是周立功等编的。
这两本书，我基本上大部分是在机场等待时阅读完的，正好哪段时间出去比较多。
另外在网上下载了下列代码：Atmel公司网站上有关canopen参考资料源代码。
Microchip公司网站上的有关芯片资料和源代码C iA网站上的DS301和DS406部分ELGO公司产品样本（他们的产品支持CANOPEN）另外在百度文库中搜索了一些有关的资料，其中最有用的是虹科的CANOPEN协议介绍。
本人非常感谢虹科的这篇文档，因为它使我少花了很多时间去看哪些冗长的标准。
后来发现CANOPN最基础的部分基本上这篇文档都讲到了，而且它的篇幅是如此之短能容纳我最需要的部分，正是因为这么多的网友的无私奉献，我才能把这个协议栈写出来，所以我非常愿意将本文给大家分享。
因为本人文笔有限，不当之处还请谅解。
开发难度：目前国内真正将这个CANOPEN整明白的人还不是很多，少数几个可能在某些公司，有价值的东西基本上也没有发表，这对于推广这个总线很不利，比如我们有好些网友希望将CANOPEN用到STM32的M3单片机上，就碰到了很大的难度。
CANOPEN还是比较复杂的，但是如果我们只开发传感器部分就比较简单了。
传感器部分不一定支持所有的这些命令和协议，有时只需最低的就可以。
比如测量电压的传感器，它只有一个测量量，它就比较简单了。
STM32的CAN总线利用指南
CAN大体知识：CAN协议的特点：1、多主机操纵。
在总线空闲时，所有单元都能够发送消息，假设两个以上同时开始发送消息，依照标识符来决定优先级。
优先级高的先发送。
2、系统的假设软性。
与总线相连的单元没有类似地址的信息。
因此在总线上增加单元时，应用层程序大体不需要改变。
3、通信速度快，通信距离远。
最高1Mbps（距离小于40M），最远可达10Km（速度低于5Kbps）。
4、具有错误检测、错误通知和错误恢复功能。
所有单元都能够检测错误，检测犯错误的单元会当即同时通知其他所有单元，正在发送消息的单元一旦检测犯错误，会强制终止当前的发送。
前置终止发送的单元会不断反复地从头发送该消息直到发送成功。
5、故障封锁功能。
CAN能够判定犯错误的类型是总线上的数据错误仍是持续的数据错误。
由此功能，当总线上发生持续数据错误时，能够将引发此故障的单元从总线上隔离出去。
6、连接节点多。
CAN总线是可同时连接多个单元的总线。
可连接的单元总数理论上是没有限制的。
单事实上受到时刻延迟和电气负载的限制。
降低通信速度，可连接单元增加。
反之，反之。
STM32的CAN 时刻特性（有关波特率）：与的协议内容相较，STM32的CAN时刻特性略微有些区别。
STM32把传播时刻段和相位缓冲段1归并了，因此STM32的CAN一个位只有3段：同步段（SYNC_SEG）、时刻段1（BS1）和时刻段2（BS2）。
STM的BS1段能够设置为1-16个时刻单元，恰好等于传播时刻段和相位缓冲段1之和。
波特率=1/正常的位时刻正常的位时刻=1×tq+tbs1+tbs2其中：tbps1=tq×（TS1[3:0]+1）tbps2=tq×（TS2[3:0]+1）tq=(BRP[9:0]+1)×tpclktq是一个时刻单元tpclk是APB时钟的时刻周期因此，咱们只需要明白BS1和BS2的设置，和APB1的时钟频率（一样为36MHz），就能够够方便的计算出波特率。
基于STM32的CAN总线通信设计
基于STM32的CAN总线通信设计近年来，CAN（Controller Area Network）总线通信在汽车电子控制系统和工业领域得到了广泛应用。
作为一种高可靠性、高实时性的通信协议，CAN总线能够实现多节点之间的高效数据传输。
STM32系列微控制器作为嵌入式系统设计领域的重要成员，具备强大的处理能力和丰富的外设资源，被广泛用于CAN总线通信的设计和应用。
本文将介绍，包括硬件设计和软件编程两个方面。
首先，我们将讨论如何选择合适的STM32微控制器和CAN收发器。
其次，我们将详细描述硬件连接和接口电路设计。
最后，我们将介绍CAN总线通信软件的编程方法和实现。
在硬件设计方面，选择合适的STM32微控制器和CAN收发器是至关重要的。
STM32系列微控制器具备不同的处理能力和资源配置，应根据具体应用需求来选择。
CAN收发器是将STM32与CAN总线连接的重要部件，需要根据通信速率和总线特性选择合适的收发器。
在硬件连接和接口电路设计方面，需要参考STM32的引脚分配和电气特性，正确连接CAN收发器和其他外设。
同时，还需要考虑如何提供稳定的电源和适当的信号滤波电路，以保证CAN总线通信的可靠性和稳定性。
在软件编程方面，首先，需要在STM32的开发环境中配置CAN总线通信所需的外设和时钟。
然后，根据具体需求设置CAN总线的通信速率、帧格式和过滤器等参数。
接下来，编写CAN总线发送和接收数据的代码。
在发送数据时，需要将数据打包成CAN帧的格式，并将其发送到CAN总线；在接收数据时，需要监听CAN总线上的数据帧，并将接收到的数据解码处理。
此外，为了提高CAN总线通信的可靠性，还可以加入错误检测和纠错代码。
在实际应用中，广泛应用于汽车电子控制系统和工业自动化领域。
在汽车电子控制系统中，CAN总线通信可以实现各个控制单元之间的数据交换和协调工作，提高整车系统的性能和安全性。
例如，发动机控制单元、制动系统控制单元和防抱死系统控制单元可以通过CAN总线通信实现数据的快速传输和实时响应。
STM32_CAN总线使用说明
STM32F103***的 CAN 总线使用说明
1. 配置 CAN 时钟、映射、IO 口
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_CAN1, ENABLE); RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1 | RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_GPIOC | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
7.查询是否发送完成
i = 0; while((CAN_TransmitStatus(CAN1, TransmitMailbox) != CANTXOK) && (i != 0xFFF)) //与 2.0 库有异；判断发送数据成功 {
i++; } if(CAN_TransmitStatus(CAN1, TransmitMailbox) == CANTXPENDING) //表示数据正在 发送中。
CAN_FilterInit(&CAN_FilterInitStructure);
5.打开 CAN 接收中断
CAN_ITConfig(CAN1, CAN_IT_FMP0, ENABLE);
6.编辑发送数据（标识符模式和扩展模式）
TxMessage.StdId=0x10; TxMessage.RTR=CAN_RTR_DATA; TxMessage.IDE=CAN_ID_STD;//(标识符模式)// CAN_ID_EXT （扩展标识符模式） TxMessage.DLC=8； TxMessage.Data[0] =0x01; TxMessage.Data[1] =0x01; TxMessage.Data[2] =0x01; TxMessage.Data[3] =0x01; TxMessage.Data[4] =0x01; TxMessage.Data[5] =0x01; TxMessage.Data[6] =0x01; TxMessage.Data[7] =0x01; CAN_Transmit(CAN1, &TxMessage);
1. 配置 CAN 时钟、映射、IO 口
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_CAN1, ENABLE); RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1 | RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_GPIOC | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
7.查询是否发送完成
i = 0; while((CAN_TransmitStatus(CAN1, TransmitMailbox) != CANTXOK) && (i != 0xFFF)) //与 2.0 库有异；判断发送数据成功 {
i++; } if(CAN_TransmitStatus(CAN1, TransmitMailbox) == CANTXPENDING) //表示数据正在 发送中。
CAN_FilterInit(&CAN_FilterInitStructure);
5.打开 CAN 接收中断
CAN_ITConfig(CAN1, CAN_IT_FMP0, ENABLE);
6.编辑发送数据（标识符模式和扩展模式）
TxMessage.StdId=0x10; TxMessage.RTR=CAN_RTR_DATA; TxMessage.IDE=CAN_ID_STD;//(标识符模式)// CAN_ID_EXT （扩展标识符模式） TxMessage.DLC=8； TxMessage.Data[0] =0x01; TxMessage.Data[1] =0x01; TxMessage.Data[2] =0x01; TxMessage.Data[3] =0x01; TxMessage.Data[4] =0x01; TxMessage.Data[5] =0x01; TxMessage.Data[6] =0x01; TxMessage.Data[7] =0x01; CAN_Transmit(CAN1, &TxMessage);
基于STM32的CANopen运动控制主从站开发
目编号：200951999565 （2） 十一五国家科技支撑计划重点项目：新一代纺织设备数字化单眼自调匀整高速并
条机，项目编号：2007baf24b01 （3） 华中科技大学机械学院智能制造控制及软件工程研究室与天门纺织机械有限公
司合作研发项目：全伺服高速并条机自调匀整控制器
1.2 课题研究的目的及意义
鉴于网络化运动控制系统的上述优势，我们在武汉市科技攻关计划项目—数字化高 速并条机自调匀整控制和质量监控设备以及后续的项目中，采用 CANopen 运动控制网络 实现并条机字条匀整系统的多轴同步运动控制，并取得一些进展。本文的研究与实验基 于并受益于这些项目。
1.3 国内外研究现状
1.3.1 运动控制系统的发展历程 控制系统的发展经历了组合式模拟仪表控制系统、集中式数字控制系统（DDC）、
1
华中科技大学硕士学位论文
文献[5-7]介绍了多点 RS-485 网络控制结构、菊花链 RS-232 网络控制结构以及各种 应用成熟的工业现场总线，甚至于以太网及其无线扩展标准[8],详细的运动控制网络协议 已经发展并成熟应用起来了。包括应用于汽车与工业自动化领域的 CAN 总线，用于建 筑自动化的 BACNet[9]，以及用于过程控制的现场总线[10-12]。
基于总线通讯的网络化运动控制系统的提出满足了这种需求，所谓网络化运动控制 系统是指构建于控制器与多轴电机伺服驱动器之间，能够实时同步地传输运动控制指令 和接收系统运动状态的网络系统[2]，它的特点是通过串行通讯的现场总线形成一个或多 个闭环运动控制系统，串行总线网络用于在分布的系统之间交换信息与控制信号[3]。
At first, the history of motion control system has been introduced, the profile and use of motion control system that based on fieldbus technology are also summrized. Secondly the CANopen protocol and its application in motion control field are discussed, after that STM32 microcontroller-based embeded motion control master and slave are given, and the specific hardware and software structure of both the motion control master and slave are described in detail.
条机，项目编号：2007baf24b01 （3） 华中科技大学机械学院智能制造控制及软件工程研究室与天门纺织机械有限公
司合作研发项目：全伺服高速并条机自调匀整控制器
1.2 课题研究的目的及意义
鉴于网络化运动控制系统的上述优势，我们在武汉市科技攻关计划项目—数字化高 速并条机自调匀整控制和质量监控设备以及后续的项目中，采用 CANopen 运动控制网络 实现并条机字条匀整系统的多轴同步运动控制，并取得一些进展。本文的研究与实验基 于并受益于这些项目。
1.3 国内外研究现状
1.3.1 运动控制系统的发展历程 控制系统的发展经历了组合式模拟仪表控制系统、集中式数字控制系统（DDC）、
1
华中科技大学硕士学位论文
文献[5-7]介绍了多点 RS-485 网络控制结构、菊花链 RS-232 网络控制结构以及各种 应用成熟的工业现场总线，甚至于以太网及其无线扩展标准[8],详细的运动控制网络协议 已经发展并成熟应用起来了。包括应用于汽车与工业自动化领域的 CAN 总线，用于建 筑自动化的 BACNet[9]，以及用于过程控制的现场总线[10-12]。
基于总线通讯的网络化运动控制系统的提出满足了这种需求，所谓网络化运动控制 系统是指构建于控制器与多轴电机伺服驱动器之间，能够实时同步地传输运动控制指令 和接收系统运动状态的网络系统[2]，它的特点是通过串行通讯的现场总线形成一个或多 个闭环运动控制系统，串行总线网络用于在分布的系统之间交换信息与控制信号[3]。
At first, the history of motion control system has been introduced, the profile and use of motion control system that based on fieldbus technology are also summrized. Secondly the CANopen protocol and its application in motion control field are discussed, after that STM32 microcontroller-based embeded motion control master and slave are given, and the specific hardware and software structure of both the motion control master and slave are described in detail.
基于stm32can通讯,已在实际项目中应用
与本程序代码相关部分的原理图及PCB，基于STM32F103VET6，已在项目中应用。 开头篇：STM32的CAN波特率计算 STM32里的CAN 支持2.0A,2.0B, 带有FIFO,中断等, 这里主要提一下内部的时钟应用。 bxCAN挂接在APB1总线上,采用总线时钟,所以我们需要知道APB1的总线时钟是多少。 我们先看看下图,看看APB1总线时钟:
APB1时钟取自AHB的分频, 而AHB又取自系统时钟的分频, 系统时钟可选HSI,HSE, PLLCLK, 这个在例程的RC设置里都有的，然后再看看有了APB1的时钟后,如何算CAN的总线速率, 先看下图: 有了上边的这个图,基本就清楚了： 总线时钟MHz (3+TS1+TS2)*(BRP+1) ====================================================================== 下面是我的计算： CAN_InitStructure.CAN_SJW = CAN_SJW_1tq; CAN_InitStructure.CAN_BS1 = CAN_BS1_3tq; 注意//#define CAN_BS1_3tq ((uint8_t)0x02) /*!< 3 time quantum */ CAN_InitStructure.CAN_BS2 = CAN_BS2_5tq; CAN_InitStructure.CAN_Prescaler = 4;//2 nominal bit time（3+5+1）tq=9tq 关于分频系数，查看 system_stm32f10x.c下面的static void SetSysClockTo72(void) 函数： /* HCLK = SYSCLK */ /* PCLK2 = HCLK */ /* PCLK1 = HCLK/2 */ 所以can时钟 72MHZ/2/4=9 Mhz，tq=1/36Mhz 波特率为 1/nominal bit time= 9/9=1MHZ ===================================================================== void CAN_Configuration(void) { CAN_InitTypeDef CAN_InitStructure; CAN_FilterInitTypeDef CAN_FilterInitStructure; /* CAN register init */ CAN_DeInit(); CAN_StructInit(&CAN_InitStructure); /* CAN cell init */ CAN_InitStructure.CAN_TTCM=DISABLE; CAN_InitStructure.CAN_ABOM=DISABLE; CAN_InitStructure.CAN_AWUM=DISABLE; CAN_InitStructure.CAN_NART=DISABLE; CAN_InitStructure.CAN_RFLM=DISABLE; CAN_InitStructure.CAN_TXFP=DISABLE; CAN_InitStructure.CAN_Mode=CAN_Mode_Normal; CAN_InitStructure.CAN_SJW=CAN_SJW_1tq; CAN_InitStructure.CAN_BS1=CAN_BS1_9tq; CAN_InitStructure.CAN_BS2=CAN_BS2_8tq; CAN_InitStructure.CAN_Prescaler=200; CAN_Init(&CAN_InitStructure); /* CAN filter init */ CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterNumber=0; CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMode=CAN_FilterMode_IdMask; CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterScale=CAN_FilterScale_16bit; CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdHigh=0x0000; CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdLow=0x0000; CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdHigh=0x0000; CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdLow=0x0000; CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterFIFOAssignment=0; CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterActivation=ENABLE; CAN_FilterInit(&CAN_FilterInitStructure); } 注意//#define CAN_BS1_3tq ((uint8_t)0x02) /*!< 3 time quantum */ 波特率10K，公式：72MHZ/2/200/（1+9+8）=0.01，即10Kbps 正文篇：程序代码
stm32F4 CAN总线学习
STM32F4 CAN学习记录1.C AN协议学习CAN基础1.CAN属于多主机局部网，采用多主竞争式总线结构，具有多主站运行和分散仲裁的串行总线以及广播通信的特点，各节点之间可以实现自由通信。
2.CAN总线以报文为单位进行数据传送，报文的优先级由标识符决定，具有最低二进制数的标识符有最高的优先级。
3.CAN总线采用差分电压传输；在空闲状态下CAN_H和CAN_L均为2.5V左右，此时的状态表示为逻辑“1”，称为“隐性”电平(差值为"0v")；当CAN_H比CAN_L高时表示逻辑“0”，称为“显性”电平(差值为"2v")。
显性时，通常电压值为：CAN_H=3.5V，CAN_L=1.5V。
4.CAN总线采用“载波监测，多主掌控／冲突避免”（CSMA／CA）的通信模式。
该模式工作流程大致如下：●当总线处于空闲状态时（呈隐性电平），任何节点都可以向总线发送显性电平作为帧开始。
●当网络中存在2个及以上节点同时要求发送时就会产生竞争。
CAN总线按位对标识符进行仲裁；各节点在发送电平的同时也在监听总线，如果总线电平与发送电平不同，则表明总线上存在更高优先级的节点在发送，则节点停止发送退出竞争。
其他节点继续上述过程直到剩余1个节点，则最终优先级最高节点获得总线控制权并发送数据。
●参与总线仲裁的只有仲裁段；基础ID相同的标准can报文比扩展can报文优先级更高；相同ID的数据帧与远程帧，数据帧优先级更高。
CAN报文结构CAN分为标准格式(CAN2.0A)和扩展格式(CAN2.0B)；标准帧采用11位标识符ID，共可表示2047条报文；扩展帧采用29位标识符ID，共可表示5亿多条报文。
CAN总线上传输的数据帧共有4种类型：数据帧、远程帧、错误帧、过载帧。
每一帧都由多个场构成，每个场也都由多个位组成。
下面分别描述着几种帧结构。
1)数据帧：用于传输数据数据帧由7个不同的位场组成：帧起始、仲裁场、控制场、数据场、CRC场、应答场、帧结尾。
STM32CAN发送接收的简单测试
STM32CAN发送接收的简单测试can接⼝相对是⼀种常⽤的串⾏接⼝，但是不像spi、i2c、uart等接⼝都有主从的关系，can可以任何⼀个节点主动发送数据，并且假如出现总线冲突会有硬件来处理。
can和rs485⼜有些类似，都是把ttl信号转换成了差分信号。
所以在stm32 使⽤can的时候会有⼀个can收发器。
STM32 CAN 发送的简单测试从电路上看起来也很简单，stm32也是通过can tx、rx两根线和收发器相连。
所以假如我们要测试can的发送，是不是只接can tx脚就可以了？我最开始也以为这样就可以，但是深究can的总线冲突检测原理就会发现这样⾏不通的。
因为can 在发送数据的时候也会同时接收发送的数据，通过把接收的数据和内部发送寄存器的数据做对⽐，是不是⼀致就知道总线有没有冲突。
所以在正常情况（这⾥意味着⾮正常情况下也可以）下can rx不接就到这发送出去的数据⽆法收到从⽽硬件⾃动判断为发送失败。
所以要保证发送数据成功，can tx脚和can rx脚要都接上，并且确保can收发器供电正常。
硬件上就这些主要注意点，接下来就主要是软件的配置了。
⼀般stm32 配置can有以下⼏⼤步骤：can的初始化（cubemx直接可以⽣成代码）can的启动can滤波器的设置（⽤来接收的，发送的时候可以不⽤配置它）can执⾏发送数据请求我们只测试can的发送，所以就只⽤关系1、2、4步骤就可以了。
第⼀步，配置stm32cubemxSTM32 CAN 发送的简单测试如上图所⽰，最关键主要配置如下三个参数，分频数我这⾥配置48，下⾯的time Quantum值就会⾃动计算出来。
因为can时钟是48mhz经过48分频后，⼀个单位时间就是1us=1000ns。
因为我想要100k波特率，然后填写下⾯的Time segment1(简称 Tbs1 )和Time segment2 (简称 Tbs2) 为5和4。
那么具体波特率该怎么计算还是要看看官⽅⼿册的描述：STM32 CAN 发送的简单测试根据如上描述，能决定波特率的也就是三个参数：分频值、Tbs1、Tbs2。
基于stm32的can总线的数据采集卡设计
Cortex-M3处理器是专为那些对成本和功耗非常敏感但同时对性能要求又相当高的应用而设计的。凭借缩小的内核尺寸和出色的中断延迟性能、集成的系统部件、灵活的配置、简单的高级编程和强大的软件系统，Cortex-M3处理器将成为从复杂的芯片系统到低端微控制器等各种系统的理想解决方案。表2-3为Cortex-M3处理器与ARM7作比较。
表1-1器件功能和配置(STM32F105xx增强型)
芯片引脚图如图1-2：
图1-2STM32F105xx增强型LQPFP48管脚图
1.2内部资源
STM32有丰富的内部资源，如下所示：
·RealView MDK（Miertocontroller Development Kit）基于ARM微控制器的专业嵌入式开发工具；
STM32F105xx增强型系列工作于-40℃至+105℃的温度范围，供电电压2.0V至3.6V，一系列的省电模式保证低功耗应用的要求。
这些丰富的外设配置，使得STM32F105xx增强型微控制器适合于多种应用场合：
电机驱动和应用控制；
·医疗和手持设备；
·PC外设和GPS平台；
·工业应用：可编程控制器、变频器、打印机和扫描仪；STM32开发板核心芯片的参数如表1-1
2.2工作原理
当CAN总线上的一个节点(站)发送数据时,它以报文形式广播给网络中所有节点。对每个节点来说,无论数据是否是发给自己的,都对其进行接收。每组报文开头的11位字符为标识符,定义了报文的优先级,这种报文格式称为面向内容的编址方案。在同一系统中标识符是唯一的,不可能有两个站发送具有相同标识符的报文。当几个站同时竞争总线读取时,这种配置十分重要。当一个站要向其它站发送数据时,该站的CPU将要发送的数据和自己的标识符传送给本站的CAN芯片,并处于准备状态;当它收到总线分配时,转为发送报文状态。CAN芯片将数据根据协议组织成一定的报文格式发出,这时网上的其它站处于接收状态。每个处于接收状态的站对接收到的报文进行检测,判断这些报文是否是发给自己的,以确定是否接收它。
表1-1器件功能和配置(STM32F105xx增强型)
芯片引脚图如图1-2：
图1-2STM32F105xx增强型LQPFP48管脚图
1.2内部资源
STM32有丰富的内部资源，如下所示：
·RealView MDK（Miertocontroller Development Kit）基于ARM微控制器的专业嵌入式开发工具；
STM32F105xx增强型系列工作于-40℃至+105℃的温度范围，供电电压2.0V至3.6V，一系列的省电模式保证低功耗应用的要求。
这些丰富的外设配置，使得STM32F105xx增强型微控制器适合于多种应用场合：
电机驱动和应用控制；
·医疗和手持设备；
·PC外设和GPS平台；
·工业应用：可编程控制器、变频器、打印机和扫描仪；STM32开发板核心芯片的参数如表1-1
2.2工作原理
当CAN总线上的一个节点(站)发送数据时,它以报文形式广播给网络中所有节点。对每个节点来说,无论数据是否是发给自己的,都对其进行接收。每组报文开头的11位字符为标识符,定义了报文的优先级,这种报文格式称为面向内容的编址方案。在同一系统中标识符是唯一的,不可能有两个站发送具有相同标识符的报文。当几个站同时竞争总线读取时,这种配置十分重要。当一个站要向其它站发送数据时,该站的CPU将要发送的数据和自己的标识符传送给本站的CAN芯片,并处于准备状态;当它收到总线分配时,转为发送报文状态。CAN芯片将数据根据协议组织成一定的报文格式发出,这时网上的其它站处于接收状态。每个处于接收状态的站对接收到的报文进行检测,判断这些报文是否是发给自己的,以确定是否接收它。
STM32和CAN总线在温度监控系统中的应用
STM32和CAN总线在温度监控系统中的应用
引言现代工业控制领域通常要测量很多信号，将其转化为计算机可以识别的二进制信号，并利用计算机监视和记录各种测量的信号。
这个过
程就要涉及到信号的采集和处理。
CAN 总线是一种串行多主总线，它卓越的特性、极高的可靠性和独特的设计，特别适合工业过程监控设备的互连，因此，
越来越受到工业界的重视，并已公认为最有前途的现场总线之一。
本文介绍了
基于STM32 和CAN 总线的温度监控系统的设计，通过上位机与下位机的通信，实现对温度数据的监控，并经初步实验达到了设计的要求。
1 系统总体方案概述
系统总体框图如图1 所示，本系统采用主站+从站的结构，CAN 主站主
要实现温度数据的存储以及CAN 总线协议和串口协议之间的桥接，CAN 从站主要实现温度的采集。
CAN 从站采集的温度，经过CAN 总线传送到CAN 主站，主站将各从站的温度值传送到系统上位机中。
上位机对各点的数据进行实
时曲线显示并进行存储，上位机可以设定报警值，当节点温度超过设定值的时候，上位机发出报警声。
在没有上位机的场合，主站将数据以文本文档的形式
存储在主站的SD 卡中。
图1 系统总体框图
2 系统硬件设计
2．1 CAN 主站硬件设计
主站电路如图2 所示，主要有电源模块、STM32 模块、CAN 收发器模块、RS232 串口模块和SD 卡模块。
其中STM32 模块由STM32F103RBT6 和周边时钟、复位、调试等组成。
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STM32的can现场总线实验心得最近在搞stm32实验板的can现场总线实验，之前只是搞过STC51的串口通信，相比之下，发觉can总线都挺复杂的。
开始时，知道自己是新手，只知道can总线跟串行通信，485通信，I2C通信一样都是用来传输数据通信的，对其工作原理一窍不通，还是从基础开始看书看资料，先了解它的基本原理吧。
原来can总线有以下特点：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FIFO14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，带着疑问往下看，看完一遍后，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。
过滤器优先级规则位宽为32位的过滤器，优先级高于位宽为16位的过滤器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图128 过滤器机制的例子上面的例子说明了bxCAN的过滤器规则：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。
如同例子中所显示，报文标识符跟#4标识符匹配，因此报文内容和FMI4被存入FIFO。
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。
好了，到读具体实验程序的时候了，这时候就要打开“STM32库函数”的资料因为它里面有STM32打包好的库函数的解释，对读程序很有帮助。
下面是主程序：int main(void){// int press_count = 0;char data = '0';int sent = FALSE;#ifdef DEBUGdebug();#endif/* System Clocks Configuration */RCC_Configuration();/* NVIC Configuration */NVIC_Configuration();/* GPIO ports pins Configuration */GPIO_Configuration();USART_Configuration();CAN_Configuration();Serial_PutString("\r\n伟研科技 \r\n"); Serial_PutString("CAN test\r\n");while(1){if(GPIO_Keypress(GPIO_KEY, BUT_RIGHT)){GPIO_SetBits(GPIO_LED, GPIO_LD1); //检测到按键按下if(sent == TRUE)continue;sent = TRUE;data++;if(data > 'z')data = '0';CAN_TxData(data);}else{//按键放开GPIO_ResetBits(GPIO_LED, GPIO_LD1);sent = FALSE;}}}前面的RCC、NVIC、GPIO、USART配置和之前的实验大同小异，关键是分析CAN _Configuration()函数如下：void CAN_Configuration(void)//CAN配置函数{CAN_InitTypeDef CAN_InitStructure;CAN_FilterInitTypeDef CAN_FilterInitStructure;/* CAN register init */CAN_DeInit();// CAN_StructInit(&CAN_InitStructure);/* CAN cell init */CAN_InitStructure.CAN_TTCM=DISABLE;//禁止时间触发通信模式CAN_InitStructure.CAN_ABOM=DISABLE;//，软件对CAN_MCR寄存器的INRQ位进行置1随后清0后，一旦硬件检测//到128次11位连续的隐性位，就退出离线状态。