文章分兩部分，一是CAN的詳解，二是常見問題匯總；文章長(zhǎng)，但是都是重點(diǎn)精華，往有幫助~

（參考的是火哥的STM32有關(guān)CAN協(xié)議的文檔）

一、CAN的詳解

1. 物理層

• CAN總線：成為汽車計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和嵌入式工業(yè)控制局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)總線。
• CAN是異步通訊，只有CAN_High和CAN_Low兩條信號(hào)線，且這兩條信號(hào)線是差分信號(hào)線，以差分信號(hào)的形式通訊；
• CAN是半雙工的，在同一時(shí)刻，一個(gè)通訊節(jié)點(diǎn)發(fā)送消息，其他節(jié)點(diǎn)只能接收消息；
• CAN物理層的形式分為閉環(huán)總線和開環(huán)總線，閉環(huán)總線是高速短距離的，長(zhǎng)度最長(zhǎng)40m，通信速度最高10Mbps；開環(huán)總線是低速遠(yuǎn)距離的，長(zhǎng)度最長(zhǎng)1km，通信速度最高125kbps。開環(huán)閉環(huán)的區(qū)別在于差分信號(hào)線是不是連在一起的。
• CAN總線可以掛載多個(gè)節(jié)點(diǎn)：

• 差分信號(hào)：兩根信號(hào)線的幅度相同，相位相反，通過電壓差代表電平1和0；差分信號(hào)優(yōu)點(diǎn)：抗干擾能力強(qiáng)，因?yàn)橛型饨缭肼暩蓴_時(shí)，會(huì)同時(shí)耦合到這兩條信號(hào)線上，由于接收端只關(guān)心信號(hào)的差值，因此噪聲可以抵消。
• 邏輯電平為1是隱性電平，CAN_High和CAN_Low電壓都是2.5v，壓差為0；邏輯電平為0顯性電平，CAN_High電壓3.5v和CAN_Low電壓1.5v，壓差2v。

2. 協(xié)議層

• CAN中，每個(gè)數(shù)據(jù)位又分為多個(gè)段，包括：SS、PTS、PBS1、PBS2；一個(gè)數(shù)據(jù)位由8~25個(gè)Tq表示，這個(gè)段的作用是保證讓該節(jié)點(diǎn)與總線的時(shí)序同步，確保通訊正常；
• 通訊波特率由Tq的時(shí)間長(zhǎng)度，以及每位有多少個(gè)Tq決定：

• CAN協(xié)議是如何通訊的？對(duì)數(shù)據(jù)、操作命令(如讀/寫)以及同步信號(hào)進(jìn)行打包，打包后的這些內(nèi)容稱為報(bào)文。具體：在原始數(shù)據(jù)段的前面加上傳輸起始標(biāo)簽、片選(識(shí)別)標(biāo)簽和控制標(biāo)簽，在數(shù)據(jù)的尾段加上 CRC 校驗(yàn)標(biāo)簽、應(yīng)答標(biāo)簽和傳輸結(jié)束標(biāo)簽，把這些內(nèi)容按特定的格式打包好，就可以用一個(gè)通道表達(dá)各種信號(hào)了，這樣的報(bào)文就被稱為 CAN 的“數(shù)據(jù)幀”。
• CAN有5種數(shù)據(jù)幀，每種數(shù)據(jù)幀的用途不一樣：
• 具體介紹數(shù)據(jù)幀：數(shù)據(jù)幀以一個(gè)顯性位(邏輯 0)開始，以 7 個(gè)連續(xù)的隱性位(邏輯 1)結(jié)束，在它們之間，分別有仲裁段、控制段、數(shù)據(jù)段、 CRC 段和 ACK 段。
• 幀起始，以顯性電平開始，用于通知各個(gè)節(jié)點(diǎn)將有數(shù)據(jù)傳輸；
• 仲裁段：通過仲裁ID來決定優(yōu)先級(jí)，優(yōu)先級(jí)高的ID先把數(shù)據(jù)發(fā)出去，利用隱性和顯性電平作為仲裁，誰先出現(xiàn)隱性電平，誰就先失去對(duì)總線的占有權(quán)。標(biāo)準(zhǔn)格式ID是11位，擴(kuò)展格式ID為29位。
• 
• 控制段中的DLC段，表示報(bào)文數(shù)據(jù)段有多少個(gè)字節(jié)。
• 數(shù)據(jù)段有0到8個(gè)字節(jié)組成。
• CRC段是校驗(yàn)位，接收節(jié)點(diǎn)算出的 CRC 碼跟接收到的 CRC 碼不同， 則它會(huì)向發(fā)送節(jié)點(diǎn)反饋出錯(cuò)信息，利用錯(cuò)誤幀請(qǐng)求它重新發(fā)送。
• ACK段是應(yīng)答段，發(fā)送節(jié)點(diǎn)發(fā)送的是隱性位，而接收節(jié)點(diǎn)則發(fā)送顯性位以示應(yīng)答。
• 幀結(jié)束，由7個(gè)隱性位表示結(jié)束。

3. STM32有關(guān)CAN的配置

• CAN 控制內(nèi)核包含了各種控制寄存器及狀態(tài)寄存器，如主控制寄存器 CAN_MCR 及位時(shí)序寄存器 CAN_BTR。

• 主控制寄存器 CAN_MCR 負(fù)責(zé)管理 CAN 的工作模式，如自動(dòng)喚醒、自動(dòng)離線；
• 位時(shí)序寄存器 CAN_BTR 用于配置測(cè)試模式、波特率以及各種位內(nèi)的段參數(shù)；

①測(cè)試模式包括：正常模式、靜默模式、回環(huán)模式及靜默回環(huán)模式；

1. 正常模式下就是一個(gè)正常的 CAN 節(jié)點(diǎn)，可以向總線發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)。
2. 靜默模式只可向總線發(fā)送數(shù)據(jù)1，不能發(fā)送數(shù)據(jù)0，可從總線接收數(shù)據(jù)，用于監(jiān)測(cè)，它可以用于分析總線上的流量；
3. 回環(huán)模式，輸入端只接收自己發(fā)送端的內(nèi)容，不接收來自總線上的內(nèi)容。使用回環(huán)模式可以進(jìn)行自檢；
4. 回環(huán)靜默模式，輸入端只接收自己發(fā)送端的內(nèi)容，不接收來自總線上的內(nèi)容，用于自檢；

②位時(shí)序：

STM32 的 CAN 外設(shè)位時(shí)序中只包含 3 段，分別是同步段 SYNC_SEG、位段 BS1 及位段 BS2，采樣點(diǎn)位于 BS1 及 BS2 段的交界處；這個(gè)位時(shí)序?qū)?yīng)了CAN一個(gè)數(shù)據(jù)位的不同段，即N*Tq=一個(gè)數(shù)據(jù)位；

③計(jì)算波特率：

一個(gè)數(shù)據(jù)位的Tq是等于同步段、BS1和BS2段這三個(gè)段Tq的總和，CAN1和CAN2掛載在APB1上，位時(shí)序寄存器可以分頻時(shí)鐘，Tq=分頻數(shù)/36MHz，CAN的波特率=1/N*Tq。

二、STM32對(duì)CAN的發(fā)送郵箱

• 3個(gè)發(fā)送郵箱，最多可以緩存 3 個(gè)待發(fā)送的報(bào)文；

• 當(dāng)我們要使用 CAN 外設(shè)發(fā)送報(bào)文時(shí)，把報(bào)文的各個(gè)段分解，按位置寫入到這些寄存器中；

三、STM32對(duì)CAN的接收郵箱FIFO：它一共有 2 個(gè)接收 FIFO，每個(gè) FIFO 中有 3 個(gè)郵箱，即最多可以緩存 6 個(gè)接收到的報(bào)文；

• 通過中斷或狀態(tài)寄存器知道接收 FIFO 有數(shù)據(jù)后，我們?cè)僮x取這些寄存器的值即可把接收到的報(bào)文加載到 STM32 的內(nèi)存中。
• 接收?qǐng)?bào)文時(shí)，通過檢測(cè)標(biāo)志位獲知接收 FIFO 的狀態(tài)，若收到報(bào)文，可調(diào)用庫(kù)函數(shù)CAN_Receive 把接收 FIFO 中的內(nèi)容讀取到預(yù)先定義的接收類型結(jié)構(gòu)體中，然后再訪問該結(jié)構(gòu)體即可利用報(bào)文了。

四、驗(yàn)收篩選器：有 14個(gè)篩選器組，每個(gè)篩選器組有 2 個(gè)寄存器。

發(fā)送節(jié)點(diǎn)將報(bào)文廣播給所有接收器時(shí)，接收節(jié)點(diǎn)會(huì)根據(jù)報(bào)文標(biāo)識(shí)符的值來確定軟件是否需要該消息，為了簡(jiǎn)化軟件的工作， STM32 的 CAN 外設(shè)接收?qǐng)?bào)文前會(huì)先使用驗(yàn)收篩選器檢查，只接收需要的報(bào)文到 FIFO 中；

• 篩選器工作的時(shí)候，可以調(diào)整篩選 ID 的長(zhǎng)度及過濾模式

(1) 標(biāo)識(shí)符列表模式，它把要接收?qǐng)?bào)文的 ID 列成一個(gè)表，要求報(bào)文 ID 與列表中的某一個(gè)標(biāo)識(shí)符完全相同才可以接收，可以理解為白名單管理。

(2) 掩碼模式，它把可接收?qǐng)?bào)文 ID 的某幾位作為列表，這幾位被稱為掩碼，可以把它理解成關(guān)鍵字搜索，只要掩碼(關(guān)鍵字)相同，就符合要求，報(bào)文就會(huì)被保存到接收 FIFO。

4. STM32軟件編程

（1）配置GPIO，開時(shí)鐘，設(shè)定好對(duì)應(yīng)的引腳，對(duì)應(yīng)到TX和RX；

• TX推挽輸出、RX浮空輸入，引腳復(fù)用功能重映射。

（2）配置CAN初始化結(jié)構(gòu)體，即配置工作模式，先開時(shí)鐘；

（3）配置篩選器

（4）配置發(fā)送報(bào)文：包括使用擴(kuò)展還是標(biāo)準(zhǔn)的ID，選擇擴(kuò)展還是標(biāo)準(zhǔn)模式，發(fā)送是數(shù)據(jù)還是其他內(nèi)容，設(shè)置數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度，設(shè)置將要發(fā)送的數(shù)據(jù)：

（5）在中斷中接收?qǐng)?bào)文，因此要分為以下兩個(gè)步驟

1. 配置NVIC結(jié)構(gòu)體，設(shè)置好優(yōu)先級(jí)，包括優(yōu)先級(jí)組、搶占優(yōu)先級(jí)、子優(yōu)先級(jí)；
2. 在中斷服務(wù)函數(shù)中，接收?qǐng)?bào)文時(shí)，通過檢測(cè)標(biāo)志位獲知接收 FIFO 的狀態(tài)，若收到報(bào)文，可調(diào)用庫(kù)函數(shù)CAN_Receive 把接收 FIFO 中的內(nèi)容讀取到預(yù)先定義的接收類型結(jié)構(gòu)體中，然后再訪問該結(jié)構(gòu)體即可利用報(bào)文了。（注意：必須要在中斷內(nèi)調(diào)用 CAN_Receive 函數(shù)讀取接收FIFO 的內(nèi)容，因?yàn)橹挥羞@樣才能清除該 FIFO 的接收中斷標(biāo)志，如果不在中斷內(nèi)調(diào)用它清除標(biāo)志的話，一旦接收到報(bào)文， STM32 會(huì)不斷進(jìn)入中斷服務(wù)函數(shù)，導(dǎo)致程序卡死）

二、CAN的常見問題

1、Can總線有什么了解？可以從物理層、協(xié)議層再到STM32對(duì)CAN三個(gè)方面去介紹。

2、仲裁機(jī)制？以ID來區(qū)別優(yōu)先級(jí)，若有兩個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)，那么由于是半雙工，在一個(gè)時(shí)間只能一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，那么就要比較這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的ID，誰的ID先出現(xiàn)隱性電平，即高電平，誰就失去了對(duì)CAN發(fā)送數(shù)據(jù)的控制權(quán)。

3、can總線，波特率？（與Tq的大小，即與時(shí)鐘大小有關(guān)；一個(gè)數(shù)據(jù)位包括的Tq的個(gè)數(shù)有關(guān)）幀？（了解到的是數(shù)據(jù)幀，包括起始幀、仲裁幀、控制幀、數(shù)據(jù)幀、校驗(yàn)幀、應(yīng)答幀、結(jié)束幀）報(bào)文？（具體：在原始數(shù)據(jù)段的前面加上傳輸起始標(biāo)簽、片選(識(shí)別)標(biāo)簽和控制標(biāo)簽，在數(shù)據(jù)的尾段加上 CRC 校驗(yàn)標(biāo)簽、應(yīng)答標(biāo)簽和傳輸結(jié)束標(biāo)簽，把這些內(nèi)容按特定的格式打包好，就可以用一個(gè)通道表達(dá)各種信號(hào)了，這樣的報(bào)文就被稱為 CAN 的“數(shù)據(jù)幀”）

4、can的傳輸距離，分為開環(huán)和閉環(huán)，閉環(huán)是高速近距離：10Mbps傳輸40m，開環(huán)是低速遠(yuǎn)距離：125kbps傳輸1km。

5、CAN初始化配置步驟?看軟件編程那里

6、CAN發(fā)送數(shù)據(jù)格式?

總結(jié)就是：包括使用擴(kuò)展還是標(biāo)準(zhǔn)的ID，選擇擴(kuò)展還是標(biāo)準(zhǔn)模式，發(fā)送是數(shù)據(jù)還是其他東西，設(shè)置數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度，設(shè)置將要發(fā)送的數(shù)據(jù)。

7、CAN總線是一種多主方式的串行通訊總線，基本設(shè)計(jì)規(guī)范要求有高的位速率，高抗電子干擾性，并且能夠檢測(cè)出產(chǎn)生的任何錯(cuò)誤。

8、CAN總線原理：CAN總線以廣播的方式從一個(gè)節(jié)點(diǎn)向另一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，該節(jié)點(diǎn)的CPU把將要發(fā)送的數(shù)據(jù)和標(biāo)識(shí)符發(fā)送給本節(jié)點(diǎn)的CAN芯片，并使其進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài);一旦該CAN芯片收到總線分配，就變?yōu)榘l(fā)送報(bào)文狀態(tài)，該CAN芯片將要發(fā)送的數(shù)據(jù)組成規(guī)定的報(bào)文格式發(fā)出。此時(shí)，網(wǎng)絡(luò)中其他的節(jié)點(diǎn)都處于接收狀態(tài)，所有節(jié)點(diǎn)都要先對(duì)其進(jìn)行接收，通過檢測(cè)來判斷該報(bào)文是否是發(fā)給自己的。文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-715844.html

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