CAN电气特性属性

智能汽车电子与软件 2023-10-09 3857

描述

CAN 电气属性

CAN 总线使用两根线来连接各个单元：CAN_H 和 CAN_L，CAN 控制器通过判断这两根线上的电位差来得到总线电平，CAN总线电平分为显性电平和隐性电平两种。

显性电平表示逻辑“0”，此时 CAN_H 电平比 CAN_L 高，分别为 3.5V 和 1.5V，电位差为2V。隐形电平表示逻辑“1”，此时 CAN_H 和 CAN_L 电压都为 2.5V 左右，电位差为 0V。CAN总线就通过显性和隐形电平的变化来将具体的数据发送出去，如图所示：

CAN

CAN 总线上没有节点传输数据的时候一直处于隐性状态，也就是说总线空闲状态的时候一直处于隐性。CAN 网络中的所有单元都通过 CAN_H 和CAN_L 这两根线连接在一起，如图所示：

CAN

途中所有的 CAN 节点单元都采用 CAN_H 和 CAN_L 这两根线连接在一起，CAN_H 接CAN_H、CAN_L 接 CAN_L，CAN总线两端要各接一个 120Ω的端接电阻，用于匹配总线阻抗，吸收信号反射及回拨，提高数据通信的抗干扰能力以及可靠性。

CAN 总线传输速度可达 1Mbps/S，最新的 CAN-FD 最高速度可达 5Mbps/S，甚至更高，感兴趣的可以自行查阅相关资料。CAN传输速度和总线距离有关，总线距离越短，传输速度越快。

uint32_t FilterScale;           /* 设置筛选器的尺度 */

															  uint32_t FilterActivation;      /* 是否使能本筛选器 */

															  uint32_t SlaveStartFilterBank;  

															} CAN_FilterTypeDef;

这些结构体成员都是“41.2.14 验收筛选器”小节介绍的内容，可对比阅读，各个结构体成员的介绍如下：

(1) FilterIdHigh

FilterIdHigh 成员用于存储要筛选的 ID，若筛选器工作在 32 位模式，它存储的是所筛选 ID 的高 16 位；若筛选器工作在 16 位模式，它存储的就是一个完整的要筛选的 ID。

(2) FilterIdLow

类似地，FilterIdLow 成员也是用于存储要筛选的 ID，若筛选器工作在 32 位模式，它存储的是所筛选 ID 的低 16 位；若筛选器工作在 16 位模式，它存储的就是一个完整的要筛选的 ID。

(3) FilterMaskIdHigh

FilterMaskIdHigh 存储的内容分两种情况，当筛选器工作在标识符列表模式时，它的功能与 FilterIdHigh 相同，都是存储要筛选的 ID；而当筛选器工作在掩码模式时，它存储的是 FilterIdHigh 成员对应的掩码，与 FilterIdLow 组成一组筛选器。

(4) FilterMaskIdLow

类似地， FilterMaskIdLow 存储的内容也分两种情况，当筛选器工作在标识符列表模式时，它的功能与 FilterIdLow 相同，都是存储要筛选的 ID；而当筛选器工作在掩码模式时，它存储的是 FilterIdLow 成员对应的掩码，与 FilterIdLow 组成一组筛选器。上面四个结构体的存储的内容很容易让人糊涂，请结合前面的图 39_0_15 和下面的表 39‑7 理解，如果还搞不清楚，再结合库函数 FilterInit 的源码来分析。

表不同模式下各结构体成员的内容

对这些结构体成员赋值的时候，还要注意寄存器位的映射，即注意哪部分代表 STID，哪部分代表 EXID 以及 IDE、RTR 位。

(5) FilterFIFOAssignment

本成员用于设置当报文通过筛选器的匹配后，该报文会被存储到哪一个接收 FIFO，它的可选值为 FIFO0 或 FIFO1(宏 CAN_FILTER_FIFO0/1)。

(6) FilterBank

本成员用于设置筛选器的编号，即本过滤器结构体配置的是哪一组筛选器，CAN 一共有 28 个筛选器，所以它的可输入参数范围为 0-27。

(7) FilterMode

本成员用于设置筛选器的工作模式，可以设置为列表模式 (宏CAN_FILTERMODE_IDLIST) 及掩码模式 (宏 CAN_FILTERMODE_IDMASK)。

(8) FilterScale

本成员用于设置筛选器的尺度，可以设置为 32 位长 (宏 CAN_FILTERSCALE_32BIT)及 16 位长 (宏 CAN_FILTERSCALE_16BIT)。

(9) FilterActivation

本成员用于设置是否激活这个筛选器 (宏 ENABLE/DISABLE)。

三、CAN Cubemx配置

我们通过问题来熟悉下cubemx配置，你熟悉了这些问题基本就知道怎么配置了！

问题：Parameter Settings分别都是设置什么的？答案：如图

问题：怎么配置波特率呢？

答案：用我上面贴的工具(CAN波特率计算 f103AHP1_36M f407AHP1_42M 采样点软件有说明.rar)直接配置,举两个个例子

例子1：我们要配置成500KHz,那么我们这样配置

我们用采集点为80%，所以BS1为4tq,BS2为2tq,分频系数为12，代进公式Fpclk1/((CAN_BS1+CAN_BS2+1)*CAN_Prescaler)=42M/(4+2+1)/12=500kHz

例子2：我们要配置成1M Hz,那么我们这样配置

我们用采集点为75%，所以BS1为3tq,BS2为2tq,分频系数为7，代进公式Fpclk1/((CAN_BS1+CAN_BS2+1)*CAN_Prescaler)=42M/(3+2+1)/7=1MHz

问题：Basic Parameter分别是啥意思呢?

Timer Triggered Communication Mode:否使用时间触发功能 (ENABLE/DISABLE)，时间触发功能在某些CAN 标准中会使用到。

Automatic Bus-Off Management:用于设置是否使用自动离线管理功能 (ENABLE/DISABLE)，使用自动离线管理可以在出错时离线后适时自动恢复，不需要软件干预。

Automatic Wake-Up Mode:用于设置是否使用自动唤醒功能 (ENABLE/DISABLE)，使能自动唤醒功能后它会在监测到总线活动后自动唤醒。

Automatic Retransmission:用于设置是否使用自动重传功能 (ENABLE/DISABLE)，使用自动重传功能时，会一直发送报文直到成功为止。

Receive Fifo Locked Mode:用于设置是否使用锁定接收 FIFO(ENABLE/DISABLE)，锁定接收 FIFO 后，若FIFO 溢出时会丢弃新数据，否则在 FIFO 溢出时以新数据覆盖旧数据。

Transmit Fifo Priority:用于设置发送报文的优先级判定方法 (ENABLE/DISABLE)，使能时，以报文存入发送邮箱的先后顺序来发送，否则按照报文 ID 的优先级来发送。配置完这些结构体成员后，我们调用库函数 HAL_CAN_Init 即可把这些参数写入到 CAN 控制寄存器中，实现 CAN 的初始化

问题：为啥CAN分为RX0,RX1中断呢？

答案：STM32有2个3级深度的接收缓冲区：FIFO0和FIFO1，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。如果是来自FIFO0的接收中断，则用CAN1_RX0_IRQn中断来处理。如果是来自FIFO1的接收中断，则用CAN1_RX1_IRQn中断来处理，如图： CAN

问题：CAN SCE中断时什么？

答案：status chanege error,错误和状态变化中断!

四、CAN分析工具的使用

下面我们会用到CAN分析工具，还是比较好用的，此部分使用作为自己使用

https://www.zhcxgd.com/h-col-112.html

五、实验

1.Normal模式测试500K 波特率（定时发送，轮询接收）

1.1 CubeMx配置

1.2 设置Filter过滤，我们只使能FIFO0，并且不过滤任何消息

uint8_t bsp_can1_filter_config(void)
{
    CAN_FilterTypeDef filter = {0};
    filter.FilterActivation = ENABLE;
    filter.FilterMode = CAN_FILTERMODE_IDMASK;
    filter.FilterScale = CAN_FILTERSCALE_32BIT;
    filter.FilterBank = 0;
    filter.FilterFIFOAssignment = CAN_FILTER_FIFO0;
    filter.FilterIdLow = 0;
    filter.FilterIdHigh = 0;
    filter.FilterMaskIdLow = 0;
    filter.FilterMaskIdHigh = 0;
    HAL_CAN_ConfigFilter(&hcan1, &filter);
    return BSP_CAN_OK;
}

1.3 开启CAN（注意，默认Cubemx生成的代码并没有can start）

HAL_CAN_Start(&hcan1);

1.4 编写发送函数

我们开出了几个参数，id_type是扩展帧还是标准帧，basic_id标准帧ID(在标准帧中有效)，ex_id扩展帧ID(在扩展帧中有效)，data要发送的数据，data_len要发送的数据长度

uint8_t bsp_can1_send_msg(uint32_t id_type,uint32_t basic_id,uint32_t ex_id,uint8_t *data,uint32_t data_len)
{
    uint8_t index = 0;
    uint32_t *msg_box;
 uint8_t send_buf[8] = {0};
    CAN_TxHeaderTypeDef send_msg_hdr;
    send_msg_hdr.StdId = basic_id;
    send_msg_hdr.ExtId = ex_id;
    send_msg_hdr.IDE = id_type;
    send_msg_hdr.RTR = CAN_RTR_DATA;
    send_msg_hdr.DLC = data_len;
 send_msg_hdr.TransmitGlobalTime = DISABLE;
 for(index = 0; index < data_len; index++)
          send_buf[index] = data[index];
 
    HAL_CAN_AddTxMessage(&hcan1,&send_msg_hdr,send_buf,msg_box);
    return BSP_CAN_OK;
}

我们在main函数中1s发送一帧，标准帧跟扩展帧交叉调用，代码如下：

send_data[0]++;
send_data[1]++;
send_data[2]++;
send_data[3]++;
send_data[4]++;
send_data[5]++;
send_data[6]++;
send_data[7]++;
if(id_type_std == 1)
{
    bsp_can1_send_msg(CAN_ID_STD,1,2,send_data,8);
    id_type_std = 0;
}
else
{
    bsp_can1_send_msg(CAN_ID_EXT,1,2,send_data,8);
    id_type_std = 1;
}
HAL_Delay(1000);

我们通过CAN协议分析仪来抓下结果

1.5 编写轮询接收函数

uint8_t bsp_can1_polling_recv_msg(uint32_t *basic_id,uint32_t *ex_id,uint8_t *data,uint32_t *data_len)
{
 uint8_t index = 0;
 uint8_t recv_data[8];
    CAN_RxHeaderTypeDef header;
 
    while (HAL_CAN_GetRxFifoFillLevel(&hcan1, CAN_RX_FIFO0) != 0)
    {
        if (__HAL_CAN_GET_FLAG(&hcan1, CAN_FLAG_FOV0) != RESET)
            printf("[CAN] FIFO0 overrun!
");

        HAL_CAN_GetRxMessage(&hcan1, CAN_RX_FIFO0, &header, recv_data);
        if(header.IDE == CAN_ID_STD)
        {
            printf("StdId ID:%d
",header.StdId);
        }
        else
        {
            printf("ExtId ID:%d
",header.ExtId);
        }
        printf("CAN IDE:0x%x
",header.IDE);
        printf("CAN RTR:0x%x
",header.RTR);
        printf("CAN DLC:0x%x
",header.DLC);
        printf("RECV DATA:");
        for(index = 0; index < header.DLC; index++)
        {
            printf("0x%x ",recv_data[index]);
        }
        printf("
");
    }
}

实验一总结：

1.没用调用HAL_CAN_Start(&hcan1);使能CAN

2.没有编写Filter函数，我开始自认为不设置就默认不过滤，现在看来是我想多了，其实想想也合理，你如果不过滤分配FIFO，STM32怎么决定把收到的放到哪个FIFO中

待提升：

1.目前只用到FIFO0，待把FIFO1使用起来2.Normal模式测试500K 波特率（定时发送，中断接收）

2.1 CubeMx配置

步骤2,3,4跟polling完全一致，我们来直接说下中断怎么用（主要是使能notifity就行了）

static void MX_CAN1_Init(void)
{
  /* USER CODE BEGIN CAN1_Init 0 */
  /* USER CODE END CAN1_Init 0 */
  /* USER CODE BEGIN CAN1_Init 1 */
  /* USER CODE END CAN1_Init 1 */
  hcan1.Instance = CAN1;
  hcan1.Init.Prescaler = 12;
  hcan1.Init.Mode = CAN_MODE_NORMAL;
  hcan1.Init.SyncJumpWidth = CAN_SJW_1TQ;
  hcan1.Init.TimeSeg1 = CAN_BS1_4TQ;
  hcan1.Init.TimeSeg2 = CAN_BS2_2TQ;
  hcan1.Init.TimeTriggeredMode = DISABLE;
  hcan1.Init.AutoBusOff = ENABLE;
  hcan1.Init.AutoWakeUp = ENABLE;
  hcan1.Init.AutoRetransmission = DISABLE;
  hcan1.Init.ReceiveFifoLocked = DISABLE;
  hcan1.Init.TransmitFifoPriority = DISABLE;
  if (HAL_CAN_Init(&hcan1) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  /* USER CODE BEGIN CAN1_Init 2 */
  bsp_can1_filter_config();
 HAL_CAN_Start(&hcan1);
 HAL_CAN_ActivateNotification(&hcan1,CAN_IT_RX_FIFO0_MSG_PENDING);
  /* USER CODE END CAN1_Init 2 */
}

下面我们来编写下中断函数

void HAL_CAN_RxFifo0MsgPendingCallback(CAN_HandleTypeDef *hcan) { uint8_t index = 0; uint8_t recv_data[8]; CAN_RxHeaderTypeDef header; HAL_CAN_GetRxMessage(&hcan1, CAN_RX_FIFO0, &header, recv_data); if(header.IDE == CAN_ID_STD) { printf("StdId ID:%d ",header.StdId); } else { printf("ExtId ID:%d ",header.ExtId); } printf("CAN IDE:0x%x ",header.IDE); printf("CAN RTR:0x%x ",header.RTR); printf("CAN DLC:0x%x ",header.DLC); printf("RECV DATA:"); for(index = 0; index < header.DLC; index++) { printf("0x%x ",recv_data[index]); } printf(" ");

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