STM32之CAN---接收管理分析

1 前言

当bxCAN接收到报文，经过过滤器过滤后，会将报文存储到FIFO中，由http://blog.csdn.net/flydream0/article/details/8148791一文中可知，每个过滤器组都会关联一个FIFO，由此可见,当接收到的报文通过过滤器后会被存储到此过滤器组关联的FIFO中（STM32共两个接收FIFO）。这个FIFO为3级邮箱深度，且完全由硬件来管理，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。

2 什么是FIFO输出邮箱？

在回答这个问题之前，首先要知道一些内容，STM32的bxCAN模式共有两个接收FIFO，其次，每个接收FIFO有3级邮箱深度，意思就是说由三个邮箱组成，你暂且可以将这三个邮箱一起看成一个具体三个成员的消息队列，那么，你肯定会问，这个消息队列哪个是队首，哪个是队尾（假设消息从队首存入，从队尾取出）？在这里，这个FIFO输出邮箱就相当于这个队尾的意思，你可以将它看成是一个指向队尾的指针。那么三个邮箱哪个是队尾呢？显而易见，这就取决了当时接收到的消息了。

3 有效报文的定义

根据CAN协议，当报文被正确接收(直到EOF域的最后一位都没有错误)，且通过了标识符过滤，那么该报文被认为是有效报文（参考：http://blog.csdn.net/flydream0/article/details/8148791）。

4 FIFO的状态

FIFO共有五个状态：空状态，挂号1状态，挂号2状态，挂号3状态，溢出状态。如下图所示：

                                                                               图1

如上图，FIFO的状态是通过两个标志（FMP，FOVR）来体现的，FMP占两个位，用来标志当前报文所存储的邮箱，FOVR用以标志FIFO是否溢出。这两个标志处于FIFO寄存器（CAN_RFxR   x=0..1）中。

4.1 FIFO的状态变化分析

由图1可知，在初始化状态时，FIFO是处于空状态的，当接收到一个报文时，这个报文存储到FIFO内部的邮箱中，此时，FIFO的状态变成挂号1状态，如果应用程序取走这个消息，则FIFO恢复空状态。

现在假设FIFO处于挂号1状态，即已接收到一个报文，且应用程序不没来得及取走接收到的报文，此时若再次接收到一个报文，那么FIFO将变成挂号2状态，以此类推，由于FIFO共有3个邮箱，只能缓存3个报文，因此，当接收到3个报文（假设期间应用程序从未取走任何报文）时，此时FIFO已满，若再来一个报文时，已无法再存储，此时FIFO将变成溢出状态。

4.2 FIFO溢出时的策略

STM32有两种策略来处理当FIFO溢出时的报文：

一：当FIFO溢出时，首先抛弃FIFO内最老的报文，然后再存入新接收到的报文，即滚动接收模式。

二：当FIFO溢出时，抛弃新接收到的报文，即FIFO锁定模式。

如何采用以上何种策略，取决于具体应用需求。如何设置？CAN主控制器寄存器（CAN_MCR）设置RFLM位为0，则为FIFO滚动接收模式，设为1，则为FIFO锁定模式。

5 与CAN接收相关的中断

STM32中与CAN接收相关的中断有三个：

• 接收中断：每当bxCAN接收到一个报文时产生一个中断。

• FIFO满中断：当FIFO满时，即存储了3个报文时产生的中断。

• FIFO溢出中断：当FIFO溢出时产生此中断。
  

 需要注意的是，并不是以上所有中断就一定会产生，这取决于中断允许寄存器（CAN_IER）如何配置，关于中断相关内容，详情请关注后续中断介绍博文。

6 FIFO的构成

前面已经说过，STM32共有两个接收FIFO，每个FIFO由三个邮箱构成，那么每个邮箱又是如何的呢？

每个邮箱是由四个寄存器组成，这四个寄存器分别是：接收FIFO邮箱标识符寄存器（CAN_RIxR  x=0..1）,接收邮箱数据长度和时间戳寄存器（CAN_RDTxR x=0..1）,接收FIFO邮箱低字节寄存器（CAN_RDLxR x=0..1）,接收FIFO邮箱高字节寄存器（CAN_RDHxR x=0..1）。

6.1 标识符寄存器（CAN_RIxR）(x=0..1)

地址偏移量：0x1B0，0x1C0
复位值：未定义位
注： 所有接收邮箱寄存器都是只读的。

                                                                                         图2

                 由上图可知，一个CAN ID寄存器由11位标准id+18位扩展id+IDE(扩展标识）+RTR(远程帧标志)组成。

6.2 数据长度和时间戳寄存器 (CAN_RDTxR) (x=0..1)

地址偏移量：0x1B4，0x1C4
复位值：未定义位
注： 所有接收邮箱寄存器都是只读的。

                                                                                                 图3

各位的定义如下：

这里需求注意的是FMI，还记得之前一篇介绍过滤器组的文章吗：http://blog.csdn.net/flydream0/article/details/8148791，当接收到一个报文时，这个报文通过某一个过滤器时，会将此过滤器对应的序号，即过滤器匹配序号保存到关联的接收FIFO中，具体来说，应该是保留到关联的FIFO中的邮箱的数据长度和时间戳寄存器的FMI位。这下明白了吧。

6.3 接收FIFO邮箱低字节数据寄存器 (CAN_RDLxR) (x=0..1)

地址偏移量：0x1B8，0x1C8
复位值：未定义位
注： 所有接收邮箱寄存器都是只读的。

接收到的报文的数据用两个寄存器存储，分别存储高四个字节和低四个字节。这里是指低四个字节。

                                                                                            图4

6.4 接收FIFO邮箱高字节数据寄存器 (CAN_RDHxR) (x=0..1)

地址偏移量：0x1BC，0x1CC
复位值：未定义位
注： 所有接收邮箱寄存器都是只读的。

含义如6.3节，这时是指接收报文的数据的高四个字节。

                                                                                                图5

7 CAN的接收FIFO寄存器（CAN_RFxR x=0..1）介绍

前面已经介绍了接收FIFO中的邮箱的组成（每个邮箱由四个寄存器组成），接收FIFO有了三个邮箱所包含的寄存器还不够，接收FIFO还应该由一个专门的寄存器来管理，来指示接收FIFO的状态和操作FIFO（如释放）。那么这个寄存器就叫接收FIFO寄存器（CAN_RFxR x=0..1）。

如下图：

                                                                                                         图6

各位如下定义：

需要注意到的是，接收FIFO的溢出模式并非在此寄存器设置，而是CAN主控制器（CAN_MCR的RFLM位）设置,见4.2节。估计是STM32并不想每个FIFO各自一种溢出模式，而只能共用一种溢出模式。

8 STM32固件库的接收接口

STM32固件库中对应的接收接口为：

1. /** 

2.   * @brief  Receives a correct CAN frame. 

3.   * @param  CANx: where x can be 1 or 2 to select the CAN peripheral. 

4.   * @param  FIFONumber: Receive FIFO number, CAN_FIFO0 or CAN_FIFO1. 

5.   * @param  RxMessage: pointer to a structure receive frame which contains CAN Id, 

6.   *         CAN DLC, CAN data and FMI number. 

7.   * @retval None 

8.   */  

9. void CAN_Receive(CAN_TypeDef* CANx, uint8_t FIFONumber, CanRxMsg* RxMessage)；  

获取当前接收FIFO中挂号的报文个数：

1. /** 

2.   * @brief  Returns the number of pending received messages. 

3.   * @param  CANx: where x can be 1 or 2 to select the CAN peripheral. 

4.   * @param  FIFONumber: Receive FIFO number, CAN_FIFO0 or CAN_FIFO1. 

5.   * @retval NbMessage : which is the number of pending message. 

6.   */  

7. uint8_t CAN_MessagePending(CAN_TypeDef* CANx, uint8_t FIFONumber)；  

8.