STM32的CAN应用指南

CAN协议的特点：

1、  多主机控制。在总线空闲时，所有单元都可以发送消息，若两个以上同时开始发送消息，根据标识符来决定优先级。优先级高的先发送。

2、  系统的若软性。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，应用层程序基本不需要改变。

3、  通信速度快，通信距离远。最高1Mbps（距离小于40M），最远可达10Km（速率低于5Kbps）。

4、  具有错误检测、错误通知和错误恢复功能。所有单元都可以检测错误，检测出错误的单元会立即同时通知其他所有单元，正在发送消息的单元一旦检测出错误，会强制结束当前的发送。前置结束发送的单元会不断反复地重新发送该消息直到发送成功。

5、  故障封闭功能。CAN可以判断出错误的类型是总线上的数据错误还是持续的数据错误。由此功能，当总线上发生持续数据错误时，可以将引起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。单实际上受到时间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 时间特性（有关波特率）：

与CAN2.0B的协议内容相比，STM32的CAN时间特性稍微有些区别。STM32把传播时间段和相位缓冲段1合并了，因此STM32的CAN一个位只有3段：同步段（SYNC_SEG）、时间段1（BS1）和时间段2（BS2）。STM的BS1段可以设置为1-16个时间单元，刚好等于传播时间段和相位缓冲段1之和。

波特率=1/正常的位时间

正常的位时间=1×tq+tbs1+tbs2

其中：tbps1=tq×（TS1[3:0]+1）

           tbps2=tq×（TS2[3:0]+1）

      tq=(BRP[9:0]+1)×tpclk

                   tq是一个时间单元

                   tpclk是APB时钟的时间周期

因此，我们只需要知道BS1和BS2的设置，以及APB1的时钟频率（一般为36MHz），就可以方便的计算出波特率。比如设置TS1=6，TS2=7和BRP=4，在APB1频率为36MHz的条件下，即可得到CAN通信的波特率=36000/[(7+8+1)*5]=450Kbps。

要用到的寄存器：

主控制寄存器CAN_MCR：控制进退初始化，发送FIFO优先级。

时序寄存器CAN_BTR：用来设置分频、Tbps、Tbs2以及Tsjw等非常重要的参数，直接决定了CAN的波特率。另外还可以设置工作模式（静默模式、环回模式）等。

发送邮箱标识符寄存器CAN_TIxR：该寄存器用来设置标识符（包括扩展标识符），另外还可以设置帧类型。

发送邮箱数据长度和时间戳寄存器CAN_TDTxR:用来设置数据长度。

发送邮箱低字节数据寄存器CAN_TDLxR：用来存储将要发送的数据，只能存储低4个字节。

发送邮箱高字节数据寄存器CAN_TDHxR：用来存储将要发送的高4个字节。

接收FIFO邮箱标识符寄存器CAN_RIxR：该寄存器用来保存接收到的报文标识符等信息，通过读该寄存器获取相关信息。

接收FIFO邮箱数据长度和时间戳寄存器CAN_RDTxR；接收FIFO邮箱低字节数据寄存器CAN_RDLxR；接收FIFO邮箱高字节数据寄存器CAN_RDHxR，同发送。

过滤器模式寄存器CAN_FM1R：设置各滤波器组的工作模式，对28个滤波器组的工作模式，都可以通过该寄存器设置，不过该寄存器必须在滤波器处于初始化模式下才可以设置。

过滤器位宽寄存器CAN_FS1R：用于设置各滤波器组的位宽。其他同上。

上述两个寄存器用来设置过滤器。

如FSCx=1，FBMx=0：那么其中第x个寄存器组就被设置为1个32位过滤器-标识符屏蔽，此时本滤波器组可以设置成1个过滤器。（见参考手册P432）

如FSCx=1，FBMx=1：那么其中第x个寄存器组就被设置为2个32位过滤器-标识符列表，此时本滤波器组可以设置成2个过滤器。

如FSCx=0，FBMx=1：那么其中第x个寄存器组就被设置为2个16位过滤器-标识符屏蔽，此时本滤波器组可以设置成2个过滤器。

如FSCx=0，FBMx=0：那么其中第x个寄存器组就被设置为4个16位过滤器-标识符列表，此时本滤波器组可以设置成4个过滤器。

28个过滤器组可以被设置为远大于28个过滤器数目。

每个FIFO各自对其关联的过滤器进行编号。过滤器组关联设置通过寄存器CAN_FFA1R即过滤器FIFO关联寄存器来设置。

过滤器激活寄存器CAN_FA1R：该寄存器来控制过滤器的激活与否。1开启0关闭。

过滤器组i的寄存器x CAN_FiRx：用来存放过滤参数。

STM32 CAN总线初始化步骤：

1、  配置相关引脚的复用功能，使能CAN时钟。

使能CAN时钟，通过APB1ENR的第25位来设置。其次要设置CAN的相关引脚为复用输出，设置为上拉输入（CAN_RX），设置为复用输出（CAN_TX），并使能PA口的时钟。

2、  设置CAN工作模式及波特率等。

先设置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。

3、  设置滤波器。

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和屏蔽为。最后激活滤波器。并退出滤波器初始化模式。如果用到中断，还要配置中断模式。

具体的：

如何初始化CAN：

1、  使能相关时钟（PORTA时钟，CAN时钟），初始化引脚RX和TX。

2、  设置CAN_MCR，退出睡眠模式，同时设置参数。基本是所有位清零。关于睡眠模式，CAN在复位后都是进入睡眠模式，当然也可以设置自动唤醒模式等。

3、  请求CAN进入初始化模式，对CAN_MSR的位0置1。等待进入初始化，检验MCR位0 INAK的值，当真正变为1的时候，在进行下一步。因为这个过程可能不是瞬间完成的，如果当前有CAN活动，就会等到本次活动结束后再进入初始化模式，硬件对INAK位置1。

4、  设置CAN_MCR的各位，位2-位7。设置位时序寄存器CAN_BTR的各位，在这里可以设置静默模式、环回模式、波特率。

5、  请求CAN退出初始化模式。设置MCR的位0.等待完全退出初始化模式，通过检验MSR的位。

6、  初始化过滤器（初始化寄存器不是在CAN初始化模式下进行的，而是过滤器组工作到初始化模式）。设置过滤器主控寄存器CAN_FMR的位0，使过滤器组工作在初始化模式。

7、  设置过滤器激活寄存器CAN_FA1R来禁用相应的过滤器，因为只有对相应位清零或者对CAN_FME的FINIT位设置位1，才能修改相应的过滤器寄存器CAN_FiRx。

8、  设置过滤器模式CAN_FM1R（标识符屏蔽模式or标识符列表模式）；设置过滤器位宽寄存器CAN_FS1R（1个32位的过滤器or2个16位的过滤器）；设置过滤器FIFO关联寄存器CAN_FFA1R（过滤器关联到FIFO0还是FIFO1当中）。

9、  填写过滤器标识和屏蔽。通过设置寄存器CAN_FiR1和CAN_FiR2来设置标识（ID）和屏蔽（MASK）。

10、              激活过滤器，CAN_FA1R位0设置为1。

11、              过滤器进入正常工作模式，CAN_FMR位0清零

如何发送一个报文：

1、  判断三个邮箱中哪个为空（CAN_TSR的位26 位27 位28），哪个为空用哪个？如果没有空邮箱，则退出本次发送过程。

2、  清除发送邮箱标识符寄存器（因为要填写新的标识符）。

3、  设置发送邮箱的标识符寄存器CAN_TIxR。

4、  设置发送邮箱的数据长度和时间戳寄存器CAN_TDTxR。

5、  填写要发送的数据，即设置发送邮箱高低字节数据寄存器CAN_TDHxR和CAN_TDLxR。

6、  对标识符寄存器CAN_TIxR的位0即TXRQ位置1，来请求发送邮箱的数据。当数据发送完成后，硬件对其清零。

7、  查询发送状态，通过查询发送状态寄存器CAN_TSR。基本查询三个状态参数。位0 RQCP1邮箱0（不一定是0，看使用的是哪个邮箱了）请求完成；位1 TXOK0邮箱0发送成功；位26 发送邮箱0位为空，没有等待发送的报文。当这三项都成功后，返回发送成功。

如何接收一个报文：

1、  查询FIFO里面是否存在有效报文，查询接收FIFO0寄存器CAN_RF0R的位1:0 当前接收FIFO中存放的报文数目。如果有数据，下一步将数据读出。

2、  判断标识符类型，接收来的报文是采用标准标识符还是扩展标识符。CAN_RIxR的位2 IDE。

3、  根据不同类型的标识符来做不同的操作。具体可查看CAN_RIxR的位31:3。扩展标识符低字节存在位20:3。扩展标识符或标准标识符存在位31:21。扩展标识符39位，标准标识符11位。

4、  查询CAN_RIxR的位1 来判定是数据帧还是远程帧。

5、  查询CAN_RDTxR位3:0 获取数据帧的数据长度。

6、  读取接收FIFO邮箱高低字节数据寄存器CAN_RDLxR和CAN_RDHxR。

7、  释放FIFO邮箱。CAN_RF0R的位5。

如何使CAN接收工作在中断模式下：

1、  通过寄存器CAN_IER来设置中断使能，正常情况下使用位1，FMPIE0：FIFO0消息挂号中断使能置1。

2、  中断分组

3、  写中断处理函数（较自由）。可以通过设置中断使能来屏蔽有写中断，如果中断都打开的话就需要在中断处理函数里面来进行判断处理。因为每个CAN只有4个主中断，即发送中断、接收FIFO0中断、接收FIFO1中断和SCE中断。