目錄

CAN簡介

CAN總線拓撲圖

CAN總線特定

CAN應(yīng)用場景

CAN的物理層

CAN的協(xié)議層

CAN數(shù)據(jù)幀介紹

CAN位時序介紹

數(shù)據(jù)同步過程

硬件同步

再同步

CAN總線仲裁

stm32的CAN控制器

CAN控制器介紹

CAN控制器模式

CAN控制器框圖

接收過濾器

CAN控制器波特率計算

CAN相關(guān)寄存器

CAN主控制寄存器（CAN_MCR)

CAN位時序寄存器（CAN_BTR）

CAN 標(biāo)識符寄存器（CAN_(T/R)IxR）

數(shù)據(jù)長度和時間戳寄存器（CAN_(T/R)DTxR）

CAN低位數(shù)據(jù)寄存器（CAN_(T/R)DLxR）

CAN高位數(shù)據(jù)寄存器（CAN_(T/R)DHxR）

CAN過濾器模式寄存器（CAN_FM1R）

CAN過濾器位寬寄存器（CAN_FS1R）

CAN 過濾器FIFO關(guān)聯(lián)寄存器（CAN_FFA1R）

?CAN 過濾器激活寄存器（CAN_FA1R）

CAN 過濾器組x寄存器（CAN_FxR(1/2)）

CAN簡介

????????CAN（Controller Area Network），是IOS國際標(biāo)準(zhǔn)化的串行通信協(xié)議 。為了滿足汽車產(chǎn)業(yè)的“減少線束的數(shù)量”、“通過多個LAN，進行大量數(shù)據(jù)的高速通信”的需求。

CAN總線的發(fā)展史：

• 低速CAN(ISO11519)通信速率10~125Kbps，總線長度可達1000米
• 高速CAN(ISO11898)通信速率125Kbps~1Mbps，總線長度≤40米（經(jīng)典CAN）
• CANFD 通信速率可達5Mbps，并且兼容經(jīng)典CAN，遵循ISO 11898-1 做數(shù)據(jù)收發(fā)

CAN總線拓撲圖

CAN總線由兩根線（ CANL 和 CANH ）組成，允許掛載多個設(shè)備節(jié)點（低速CAN:20 高速CAN:30）。

CAN總線特定

1. ? 多主控制? 每個設(shè)備都可以主動發(fā)送數(shù)據(jù)
2. ? 系統(tǒng)的柔軟性? 沒有類似地址的信息，添加設(shè)備不改變原來總線的狀態(tài)
3. ? 通信速度? 速度快，距離遠
4. ? 錯誤檢測&錯誤通知&錯誤恢復(fù)功能
5. ? 故障封閉? 判斷故障類型，并且進行隔離
6. ? 連接節(jié)點多? 速度與數(shù)量找個平衡

CAN應(yīng)用場景

CAN總線協(xié)議已廣泛應(yīng)用在汽車電子、工業(yè)自動化、船舶、醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)設(shè)備等方面。

CAN的物理層

1. CAN使用差分信號進行數(shù)據(jù)傳輸，根據(jù)CAN_H和CAN_L上的電位差來判斷總線電平。
2. 總線電平分為顯性電平(邏輯0)和隱性電平(邏輯1)，二者必居其一。
3. 顯性電平具有優(yōu)先權(quán)。發(fā)送方通過使總線電平發(fā)生變化，將消息發(fā)送給接收方。

CAN的協(xié)議層

CAN總線以“幀”形式進行通信。CAN協(xié)議定義了5種類型的幀：數(shù)據(jù)幀、遙控幀、錯誤幀、過載幀、間隔幀，其中數(shù)據(jù)幀最為常用。

CAN數(shù)據(jù)幀介紹

1. 幀起始：表示數(shù)據(jù)幀開始的段，顯性信號
2. 數(shù)據(jù)段：數(shù)據(jù)的內(nèi)容，一幀可發(fā)送0~8字節(jié)數(shù)據(jù)
3. 仲裁段：表示該幀優(yōu)先級的段，優(yōu)先級
4. CRC段：檢查幀的傳輸錯誤的段
5. ACK段：表示確認正常接收的段
6. 控制段：表示數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)及保留位的段
7. 幀結(jié)束：表示數(shù)據(jù)幀結(jié)束的段，7個隱性信號

CAN位時序介紹

? CAN總線以“位同步”機制，實現(xiàn)對電平的正確采樣。位數(shù)據(jù)都由四段組成：同步段(SS)、傳播時間段(PTS)、相位緩沖段1(PBS1)和相位緩沖段2(PBS2)，每段又由多個位時序Tq組成。

?采樣點是指讀取總線電平，并將讀到的電平作為位值的點。

?根據(jù)位時序，就可以計算CAN通信的波特率。

?注意 : 節(jié)點監(jiān)測到總線上信號的跳變在SS段范圍內(nèi)，表示節(jié)點與總線的時序是同步，此時采樣點的電平即該位的電平。

數(shù)據(jù)同步過程

CAN為了實現(xiàn)對總線電平信號的正確采樣，數(shù)據(jù)同步分為硬件同步和再同步。

硬件同步

節(jié)點通過CAN總線發(fā)送數(shù)據(jù)，一開始發(fā)送幀起始信號?？偩€上其他節(jié)點會檢測幀起始信號在不在位數(shù)據(jù)的SS段內(nèi)，判斷內(nèi)部時序與總線是否同步。如果起始信號不在SS段內(nèi)，采樣點獲取的電平是不正確的，節(jié)點會采用硬件同步機制進行調(diào)整，把自己的SS段平移到檢測到邊沿的地方，此時采樣點獲取的電平是正確的。

再同步

再同步利用普通數(shù)據(jù)為的邊沿信號進行同步。再同步的情況分為兩種，邊沿信號相對于SS段的位置即超前和滯后。

再同步時，PSB1和PSB2中增加或減少的時間被稱為“再同步步長寬度（SJW）”，其范圍時1-4Tq，限定了SJW的值后，再同步時，不能增加限定長度的SJW值，SJW值較大時，吸收誤差的能力更強，但是通信速率會下降。

CAN總線仲裁

當(dāng)CAN總線處于空閑時，最先開始發(fā)送消息的單元獲取發(fā)送權(quán)，當(dāng)多個單元同時發(fā)送時，從報文ID的第一位開始進行仲裁，連續(xù)輸出顯性電平最多的單元可以繼續(xù)發(fā)送，即首先出現(xiàn)隱形電平的單元失去對總線的控制權(quán)，變?yōu)榻邮?。競爭失敗的單元自動檢測總線是否空閑，當(dāng)總線空閑會第一時間再次檢測發(fā)送。

stm32的CAN控制器

CAN控制器介紹

?STM32 CAN控制器（bxCAN），支持CAN 2.0A 和 CAN 2.0B Active版本協(xié)議。

?CAN 2.0A 只能處理標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)幀且擴展幀的內(nèi)容會識別錯誤，而CAN 2.0B Active 可以處理標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)幀和擴展數(shù)據(jù)幀。CAN 2.0B Passive只能處理標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)幀且擴展幀的內(nèi)容會忽略。

?bxCAN主要特點：

• ? 波特率最高可達1M bps
• ? 支持時間觸發(fā)通信（CAN的硬件內(nèi)部定時器可以在TX/RX的幀起始位的采樣點位置生成時間戳）
• ? 具有3級發(fā)送郵箱
• ? 具有3級深度的2個接收FIFO
• ? 可變的過濾器組（最多28個）

CAN控制器模式

CAN控制器的工作模式有三種：初始化模式、正常模式和睡眠模式。

CAN控制器的測試模式有三種：靜默模式、環(huán)回模式和環(huán)回靜默模式，這三種測試模式需要再初始化模式下進行配置。

CAN控制器框圖

• CAN內(nèi)核：包含各種控制/狀態(tài)/配置寄存器，可以配置模式、波特率等
• 發(fā)送郵箱：用來緩存待發(fā)送的報文，最多可以緩存3個報文
• 接收FIFO：緩存接收到的有效報文
• 接收過濾器：篩選有效報文?

發(fā)送處理

發(fā)送優(yōu)先級由郵箱中報文的標(biāo)識符決定。標(biāo)識符數(shù)值越低有最高優(yōu)先級。如果標(biāo)識符值相同，郵箱小的先被發(fā)送。

接收處理

?有效報文指的是（數(shù)據(jù)幀直到EOF段的最后一位都沒有錯誤），且通過過濾器組對標(biāo)識符過濾。

接收過濾器

當(dāng)總線上報文數(shù)據(jù)量很大時，總線上的設(shè)備會頻繁獲取報文，占用CPU。過濾器的存在，選擇性接收有效報文，減輕系統(tǒng)負擔(dān)。

每個過濾器組都有兩個32位寄存器CAN_FxR1和CAN_FxR2。根據(jù)過濾器組的工作模式不同（位寬和選擇模式），寄存器的作用不盡相同。

?位寬可設(shè)置32位或16位，寄存器存儲的內(nèi)容就有所區(qū)別。

?? ? ? 選擇模式可設(shè)置屏蔽位模式或標(biāo)識符列表模式，寄存器內(nèi)容的功能就有所區(qū)別。

屏蔽位模式，可以選擇出一組符合條件的報文。寄存器內(nèi)容功能相當(dāng)于是否符合條件。

?標(biāo)識符列表模式，可以選擇出幾個特定ID的報文。寄存器內(nèi)容功能就是標(biāo)識符本身。

CAN控制器波特率計算

?STM32的CAN外設(shè)位時序分為三段：

• 同步段SYNC_SEG
• 時間段1 BS1（PTS +PBS1）
• ?時間段2 BS2?

波特率=1/(1tq+tq?(TS1[3:0]+1)+tq?(TS2[2:0]+1) )

CAN相關(guān)寄存器

CAN主控制寄存器（CAN_MCR)

CAN位時序寄存器（CAN_BTR）

CAN 標(biāo)識符寄存器（CAN_(T/R)IxR）

數(shù)據(jù)長度和時間戳寄存器（CAN_(T/R)DTxR）

CAN低位數(shù)據(jù)寄存器（CAN_(T/R)DLxR）

CAN高位數(shù)據(jù)寄存器（CAN_(T/R)DHxR）

CAN過濾器模式寄存器（CAN_FM1R）

CAN過濾器位寬寄存器（CAN_FS1R）

CAN 過濾器FIFO關(guān)聯(lián)寄存器（CAN_FFA1R）

?CAN 過濾器激活寄存器（CAN_FA1R）

CAN 過濾器組x寄存器（CAN_FxR(1/2)）

文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-822927.html

到了這里，關(guān)于CAN總線基礎(chǔ)詳解以及stm32的CAN控制器的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請在右上角搜索TOY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！