CAN 通讯实验

朱雀 2021-11-22 03:48 242阅读 0赞

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    图 30.1.1 ISO11898 物理层特性
    从该特性可以看出，显性电平对应逻辑 0，CAN_H 和 CAN_L 之差为 2.5V 左右。而隐性
    平对应逻辑 1，CAN_H 和 CAN_L 之差为 0V。在总线上显性电平具有优先权，只要有一个
    元输出显性电平，总线上即为显性电平。而隐形电平则具有包容的意味，只有所有的单元都
    出隐性电平，总线上才为隐性电平（显性电平比隐性电平更强）。另外，在 CAN 总线的起止
    都有一个 120Ω的终端电阻，来做阻抗匹配，以减少回波反射。
    CAN 协议是通过以下 5 种类型的帧进行的：
     数据帧
     要控帧
     错误帧
     过载帧
     帧间隔
    另外，数据帧和遥控帧有标准格式和扩展格式两种格式。标准格式有 11 个位的标识符
    ID），扩展格式有 29 个位的 ID。各种帧的用途如表 30.1.1 所示：
    帧类型 帧用途
    数据帧 用于发送单元向接收单元传送数据的帧
    遥控帧 用于接收单元向具有相同 ID 的发送单元请求数据的帧
    错误帧 用于当检测出错误时向其它单元通知错误的帧
    过载帧 用于接收单元通知其尚未做好接收准备的帧
    间隔帧 用于将数据帧及遥控帧与前面的帧分离开来的帧
    表 30.1.1 CAN 协议各种帧及其用途
    由于篇幅所限，我们这里仅对数据帧进行详细介绍，数据帧一般由 7 个段构成，即：
    （1） 帧起始。表示数据帧开始的段。
    （2） 仲裁段。表示该帧优先级的段。
    （3） 控制段。表示数据的字节数及保留位的段。
    （4） 数据段。数据的内容，一帧可发送 0~8 个字节的数据。
    （5） CRC 段。检查帧的传输错误的段。391
    （6） ACK 段。表示确认正常接收的段。
    （7） 帧结束。表示数据帧结束的段。
    数据帧的构成如图 30.1.2 所示：
    图 30.1.2 数据帧的构成
    图中 D 表示显性电平，R 表示隐形电平（下同）。
    帧起始，这个比较简单，标准帧和扩展帧都是由 1 个位的显性电平表示帧起始。
    仲裁段，表示数据优先级的段，标准帧和扩展帧格式在本段有所区别，如图 30.1.3 所示：
    图 30.1.3 数据帧仲裁段构成
    标准格式的 ID 有 11 个位。从 ID28 到 ID18 被依次发送。禁止高 7 位都为隐性（禁止设
    ：ID=1111111XXXX）。扩展格式的 ID 有 29 个位。基本 ID 从 ID28 到 ID18，扩展 ID 由392
    17 到 ID0 表示。基本 ID 和标准格式的 ID 相同。禁止高 7 位都为隐性（禁止设定：基本
    =1111111XXXX）。
    其中 RTR 位用于标识是否是远程帧（0，数据帧；1，远程帧），IDE 位为标识符选择位（0，
    用标准标识符；1，使用扩展标识符），SRR 位为代替远程请求位，为隐性位，它代替了标准
    中的 RTR 位。
    控制段，由 6 个位构成，表示数据段的字节数。标准帧和扩展帧的控制段稍有不同，如图
    1.4 所示：
    图 30.1.4 数据帧控制段构成
    上图中，r0 和 r1 为保留位，必须全部以显性电平发送，但是接收端可以接收显性、隐性及
    意组合的电平。DLC 段为数据长度表示段，高位在前，DLC 段有效值为 0~8，但是接收方接
    到 9~15 的时候并不认为是错误。
    数据段，该段可包含 0~8 个字节的数据。从最高位（MSB）开始输出，标准帧和扩展帧在
    个段的定义都是一样的。如图 30.1.5 所示：
    图 30.1.5 数据帧数据段构成
    CRC 段，该段用于检查帧传输错误。由 15 个位的 CRC 顺序和 1 个位的 CRC 界定符（用
    分隔的位）组成，标准帧和扩展帧在这个段的格式也是相同的。如图 30.1.6 所示：393
    图 30.1.6 数据帧 CRC 段构成
    此段 CRC 的值计算范围包括：帧起始、仲裁段、控制段、数据段。接收方以同样的算法计
    CRC 值并进行比较，不一致时会通报错误。
    ACK 段，此段用来确认是否正常接收。由 ACK 槽(ACK Slot)和 ACK 界定符 2 个位组成。
    准帧和扩展帧在这个段的格式也是相同的。如图 30.1.7 所示：
    图 30.1.7 数据帧 CRC 段构成
    发送单元的 ACK，发送 2 个位的隐性位，而接收到正确消息的单元在 ACK 槽（ACK Slot）
    送显性位，通知发送单元正常接收结束，这个过程叫发送 ACK/返回 ACK。发送 ACK 的是
    既不处于总线关闭态也不处于休眠态的所有接收单元中，接收到正常消息的单元（发送单元
    发送 ACK）。所谓正常消息是指不含填充错误、格式错误、CRC 错误的消息。
    帧结束，这个段也比较简单，标准帧和扩展帧在这个段格式一样，由 7 个位的隐性位组成。
    至此，数据帧的 7 个段就介绍完了，其他帧的介绍，请大家参考光盘的 CAN 入门书.pdf
    关章节。接下来，我们再来看看 CAN 的位时序。
    由发送单元在非同步的情况下发送的每秒钟的位数称为位速率。一个位可分为 4 段。
     同步段（SS）
     传播时间段（PTS）
     相位缓冲段 1（PBS1）
     相位缓冲段 2（PBS2）
    这些段又由可称为 Time Quantum（以下称为 Tq）的最小时间单位构成。
    1 位分为 4 个段，每个段又由若干个 Tq 构成，这称为位时序。
    1 位由多少个 Tq 构成、每个段又由多少个 Tq 构成等，可以任意设定位时序。通过设定
    时序，多个单元可同时采样，也可任意设定采样点。各段的作用和 Tq 数如表 30.1.2 所示：394
    表 30.1.2 一个位各段及其作用
    1 个位的构成如图 30.1.8 所示：
    图 30.1.8 一个位的构成395
    上图的采样点，是指读取总线电平，并将读到的电平作为位值的点。位置在 PBS1 结束处。
    据这个位时序，我们就可以计算 CAN 通信的波特率了。具体计算方法，我们等下再介绍，
    面提到的 CAN 协议具有仲裁功能，下面我们来看看是如何实现的。
    在总线空闲态，最先开始发送消息的单元获得发送权。
    当多个单元同时开始发送时，各发送单元从仲裁段的第一位开始进行仲裁。连续输出显性
    平最多的单元可继续发送。实现过程，如图 30.1.9 所示：
    图 30.1.9 CAN 总线仲裁过程
    上图中，单元 1 和单元 2 同时开始向总线发送数据，开始部分他们的数据格式是一样的，
    无法区分优先级，直到 T 时刻，单元 1 输出隐性电平，而单元 2 输出显性电平，此时单元 1
    裁失利，立刻转入接收状态工作，不再与单元 2 竞争，而单元 2 则顺利获得总线使用权，继
    发送自己的数据。这就实现了仲裁，让连续发送显性电平多的单元获得总线使用权。
    通过以上介绍，我们对 CAN 总线有了个大概了解（详细介绍参考光盘的：《CAN 入门
    pdf》），接下来我们介绍下 STM32 的 CAN 控制器。
    STM32 自带的是 bxCAN，即基本扩展 CAN。它支持 CAN 协议 2.0A 和 2.0B。它的设
    目标是，以最小的 CPU 负荷来高效处理大量收到的报文。它也支持报文发送的优先级要求(优
    级特性可软件配置)。对于安全紧要的应用，bxCAN 提供所有支持时间触发通信模式所需的
    件功能。
    STM32 的 bxCAN 的主要特点有：
     支持 CAN 协议 2.0A 和 2.0B 主动模式
     波特率最高达 1Mbps
     支持时间触发通信
     具有 3 个发送邮箱
     具有 3 级深度的 2 个接收 FIFO
     可变的过滤器组（最多 28 个）396
    在 STM32 互联型产品中，带有 2 个 CAN 控制器，而我们使用的 STM32F103ZET6 属于增
    型，不是互联型，只有 1 个 CAN 控制器。双 CAN 的框图如图 30.1.10 所示：
    图 30.1.10 双 CAN 框图
    从图中可以看出两个 CAN 都分别拥有自己的发送邮箱和接收 FIFO，但是他们共用 28 个
    波器。通过 CAN_FMR 寄存器的设置，可以设置滤波器的分配方式。
    STM32 的标识符过滤是一个比较复杂的东东，它的存在减少了 CPU 处理 CAN 通信的开销。
    M32 的过滤器组最多有 28 个（互联型），但是 STM32F103ZET6 只有 14 个（增强型），每个
    波器组 x 由 2 个 32 为寄存器，CAN_FxR1 和 CAN_FxR2 组成。
    STM32 每个过滤器组的位宽都可以独立配置，以满足应用程序的不同需求。根据位宽的不
    ，每个过滤器组可提供：
    ● 1 个 32 位过滤器，包括：STDID[10:0]、EXTID[17:0]、IDE 和 RTR ● 2 个 16 位过滤器，包括：STDID[10:0]、IDE、RTR 和 EXTID[17:15]位
    此外过滤器可配置为，屏蔽位模式和标识符列表模式。
    在屏蔽位模式下，标识符寄存器和屏蔽寄存器一起，指定报文标识符的任何一位，应该按
    “必须匹配”或“不用关心”处理。
    而在标识符列表模式下，屏蔽寄存器也被当作标识符寄存器用。因此，不是采用一个标识
    加一个屏蔽位的方式，而是使用 2 个标识符寄存器。接收报文标识符的每一位都必须跟过滤397
    标识符相同。
    通过 CAN_FMR 寄存器，可以配置过滤器组的位宽和工作模式，如图 30.1.11 所示：
    图 30.1.11 过滤器组位宽模式设置
    为了过滤出一组标识符，应该设置过滤器组工作在屏蔽位模式。
    为了过滤出一个标识符，应该设置过滤器组工作在标识符列表模式。
    应用程序不用的过滤器组，应该保持在禁用状态。
    过滤器组中的每个过滤器，都被编号为(叫做过滤器号，图 30.1.11 中的 n)从 0 开始，到某
    最大数值－取决于过滤器组的模式和位宽的设置。
    举个简单的例子，我们设置过滤器组 0 工作在：1 个 32 为位过滤器-标识符屏蔽模式，然
    设置 CAN_F0R1=0XFFFF0000，CAN_F0R2=0XFF00FF00。其中存放到 CAN_F0R1 的值就是
    望收到的 ID，即我们希望收到的映像（STID+EXTID+IDE+RTR）最好是：0XFFFF0000。而
    FF00FF00 就是设置我们需要必须关心的 ID，表示收到的映像，其位[31:24]和位[15:8]这 16
    位的必须和 CAN_F0R1 中对应的位一模一样，而另外的 16 个位则不关心，可以一样，也可
    不一样，都认为是正确的 ID，即收到的映像必须是 0XFFxx00xx，才算是正确的（x 表示不
    心）。
    关于标识符过滤的详细介绍，请参考《STM32 参考手册》的 22.7.4 节（431 页）。接下来，
    们看看 STM32 的 CAN 发送和接收的流程。398
    30.1.1 CAN 发送流程
    CAN 发送流程为：程序选择 1 个空置的邮箱（TME=1）设置标识符（ID），数据长度和
    送数据设置 CAN_TIxR 的 TXRQ 位为 1，请求发送邮箱挂号（等待成为最高优先级）
    定发送（等待总线空闲）发送邮箱空置。整个流程如图 30.1.12 所示：
    图 30.1.12 发送邮箱
    上图中，还包含了很多其他处理，不强制退出发送（ABRQ=1）和发送失败处理等。通过
    个流程图，我们大致了解了 CAN 的发送流程，后面的数据发送，我们基本就是按照此流程
    走。接下来再看看 CAN 的接收流程。
    30.1.2 CAN 接收流程
    CAN 接收到的有效报文，被存储在 3 级邮箱深度的 FIFO 中。FIFO 完全由硬件来管理，从
    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
    出邮箱，来读取 FIFO 中最先收到的报文。这里的有效报文是指那些正确被接收的（直到 EOF
    没有错误）且通过了标识符过滤的报文。前面我们知道 CAN 的接收有 2 个 FIFO，我们每个
    波器组都可以设置其关联的 FIFO，通过 CAN_FFA1R 的设置，可以将滤波器组关联到
    FO0/FIFO1。
    CAN 接收流程为：FIFO 空收到有效报文挂号_1（存入 FIFO 的一个邮箱，这个由硬件
    制，我们不需要理会）收到有效报文挂号_2收到有效报文挂号_3收到有效报文
    出。
    这个流程里面，我们没有考虑从 FIFO 读出报文的情况，实际情况是：我们必须在 FIFO 溢399
    之前，读出至少 1 个报文，否则下个报文到来，将导致 FIFO 溢出，从而出现报文丢失。每
    出 1 个报文，相应的挂号就减 1，直到 FIFO 空。CAN 接收流程如图 30.1.13 所示：
    图 30.1.13 FIFO 接收报文
    FIFO 接收到的报文数，我们可以通过查询 CAN_RFxR 的 FMP 寄存器来得到，只要 FMP
    为 0，我们就可以从 FIFO 读出收到的报文。
    接下来，我们简单看看 STM32 的 CAN 位时间特性，STM32 的 CAN 位时间特性和之前我
    介绍的，稍有点区别。STM32 把传播时间段和相位缓冲段 1（STM32 称之为时间段 1）合并
    ，所以 STM32 的 CAN 一个位只有 3 段：同步段（SYNC_SEG）、时间段 1（BS1）和时间段
    （BS2）。STM32 的 BS1 段可以设置为 1~16 个时间单元，刚好等于我们上面介绍的传播时间
    和相位缓冲段 1 之和。STM32 的 CAN 位时序如图 30.1.14 所示：400
    图 30.1.14 STM32 CAN 位时序
    图中还给出了 CAN 波特率的计算公式，我们只需要知道 BS1 和 BS2 的设置，以及 APB1
    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，
    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。
    接下来，我们介绍一下本章需要用到的一些比较重要的寄存器。首先，来看 CAN 的主控
    寄存器（CAN_MCR），该寄存器各位描述如图 30.1.15：
    图 30.1.15 寄存器 CAN_MCR 各位描述
    该寄存器的详细描述，请参考《STM32 参考手册》22.9.2 节（439 页），这里我们仅介绍下
    RQ 位，该位用来控制初始化请求。
    软件对该位清 0，可使 CAN 从初始化模式进入正常工作模式：当 CAN 在接收引脚检测到
    续的 11 个隐性位后，CAN 就达到同步，并为接收和发送数据作好准备了。为此，硬件相应
    对 CAN_MSR 寄存器的 INAK 位清’0’。
    软件对该位置 1 可使 CAN 从正常工作模式进入初始化模式：一旦当前的 CAN 活动(发送
    接收)结束，CAN 就进入初始化模式。相应地，硬件对 CAN_MSR 寄存器的 INAK 位置’1’。
    所以我们在 CAN 初始化的时候，先要设置该位为 1，然后进行初始化（尤其是 CAN_BTR
    设置，该寄存器，必须在 CAN 正常工作之前设置），之后再设置该位为 0，让 CAN 进入正常
    作模式。
    第二个，我们介绍 CAN 位时序寄存器（CAN_BTR），该寄存器用于设置分频、Tbs1、Tbs2
    及 Tsjw 等非常重要的参数，直接决定了 CAN 的波特率。另外该寄存器还可以设置 CAN 的
    作模式，该寄存器各位描述如图 30.1.16 所示：401
    图 30.1.16 寄存器 CAN_BTR 各位描述
    STM32 提供了两种测试模式，环回模式和静默模式，当然他们组合还可以组合成环回静默
    式。这里我们简单介绍下环回模式。
    在环回模式下，bxCAN 把发送的报文当作接收的报文并保存(如果可以通过接收过滤)在接
    邮箱里。也就是环回模式是一个自发自收的模式，如图 30.1.17 所示：
    图 30.1.17 CAN 环回模式
    环回模式可用于自测试。为了避免外部的影响，在环回模式下 CAN 内核忽略确认错误(在
    据/远程帧的确认位时刻，不检测是否有显性位)。在环回模式下，bxCAN 在内部把 Tx 输出
    馈到 Rx 输入上，而完全忽略 CANRX 引脚的实际状态。发送的报文可以在 CANTX 引脚上
    测到。402
    第三个，我们介绍 CAN 发送邮箱标识符寄存器（CAN_TIxR）（x=0~3），该寄存器各位描
    如图 30.1.18 所示：
    图 30.1.18 寄存器 CAN_TIxR 各位描述
    该寄存器主要用来设置标识符（包括扩展标识符），另外还可以设置帧类型，通过 TXRQ
    1，来请求邮箱发送。因为有 3 个发送邮箱，所以寄存器 CAN_TIxR 有 3 个。
    第四个，我们介绍 CAN 发送邮箱数据长度和时间戳寄存器 (CAN_TDTxR) (x=0~2)，该寄
    器我们本章仅用来设置数据长度，即最低 4 个位。比较简单，这里就不详细介绍了。
    第五个，我介绍的是 CAN 发送邮箱低字节数据寄存器 (CAN_TDLxR) (x=0~2)，该寄存器
    位描述如图 30.1.19 所示：
    图 30.1.19 寄存器 CAN_TDLxR 各位描述
    该寄存器用来存储将要发送的数据，这里只能存储低 4 个字节，另外还有一个寄存器403
    AN_TDHxR，该寄存器用来存储高 4 个字节，这样总共就可以存储 8 个字节。CAN_TDHxR
    各位描述同 CAN_TDLxR 类似，我们就不单独介绍了。
    第六个，我们介绍 CAN 接收 FIFO 邮箱标识符寄存器 (CAN_RIxR) (x=0/1)，该寄存器各位
    述同 CAN_TIxR 寄存器几乎一模一样，只是最低位为保留位，该寄存器用于保存接收到的报
    标识符等信息，我们可以通过读该寄存器获取相关信息。
    同样的，CAN 接收 FIFO 邮箱数据长度和时间戳寄存器 (CAN_RDTxR) 、CAN 接收 FIFO
    箱 低 字 节 数 据 寄 存 器 (CAN_RDLxR) 和 CAN 接 收 FIFO 邮 箱 高 字 节 数 据 寄 存 器
    AN_RDHxR) 分别和发送邮箱的：CAN_TDTxR、CAN_TDLxR 以及 CAN_TDHxR 类似，这
    我们就不单独一一介绍了。详细介绍，请参考《STM32 参考手册 》22.9.3 节（447 页）。
    第七个，我们介绍 CAN 过滤器模式寄存器（CAN_FM1R），该寄存器各位描述如图 30.1.20
    示：
    图 30.1.20 寄存器 CAN_FM1R 各位描述
    该寄存器用于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
    器设置，不过该寄存器必须在过滤器处于初始化模式下（CAN_FMR 的 FINIT 位=1），才可
    进行设置。对 STM32F103ZET6 来说，只有[13:0]这 14 个位有效。
    第八个，我们介绍 CAN 过滤器位宽寄存器(CAN_FS1R)，该寄存器各位描述如图 30.1.21
    示：
    图 30.1.21 寄存器 CAN_FS1R 各位描述
    该寄存器用于设置各滤波器组的位宽，对 28 个滤波器组的位宽设置，都可以通过该寄存器
    现。该寄存器也只能在过滤器处于初始化模式下进行设置。对 STM32F103ZET6 来说，同样404
    有[13:0]这 14 个位有效。
    第九个，我们介绍 CAN 过滤器 FIFO 关联寄存器（CAN_FFA1R），该寄存器各位描述如图
    1.22 所示：
    图 30.1.22 寄存器 CAN_FFA1R 各位描述
    该寄存器设置报文通过滤波器组之后，被存入的 FIFO，如果对应位为 0，则存放到 FIFO0；
    果为 1，则存放到 FIFO1。该寄存器也只能在过滤器处于初始化模式下配置。
    第十个，我们介绍 CAN 过滤器激活寄存器（CAN_FA1R），该寄存器各位对应滤波器组和
    面的几个寄存器类似，这里就不列出了，对对应位置 1，即开启对应的滤波器组；置 0 则关
    该滤波器组。
    最后，我们介绍 CAN 的过滤器组 i 的寄存器 x（CAN_FiRx）（互联产品中 i=0~27，其它产
    中 i＝0~13；x=1/2）。该寄存器各位描述如图 30.1.23 所示：
    图 30.1.23 寄存器 CAN_FiRx 各位描述
    每个滤波器组的 CAN_FiRx 都由 2 个 32 位寄存器构成，即：CAN_FiR1 和 CAN_FiR2。根
    过滤器位宽和模式的不同设置，这两个寄存器的功能也不尽相同。关于过滤器的映射，功能
    述和屏蔽寄存器的关联，请参见图 30.1.11。
    关于 CAN 的介绍，就到此结束了。接下来，我们看看本章我们将实现的功能，及 CAN 的
    置步骤。
    本章，我们通过 WK_UP 按键选择 CAN 的工作模式（正常模式/环回模式），然后通过 KEY0405
    制数据发送，并通过查询的办法，将接收到的数据显示在 LCD 模块上。如果是环回模式，我
    不需要 2 个开发板。如果是正常模式，我们就需要 2 个战舰开发板，并且将他们的 CAN 接
    对接起来，然后一个开发板发送数据，另外一个开发板将接收到的数据显示在 LCD 模块上。
    最后，我们来看看本章的 CAN 的初始化配置步骤,CAN 相关的固件库函数和定义分布在文
    stm32f10x_can.c 和头文件 stm32f10x_can.h 文件中。
    1）配置相关引脚的复用功能，使能 CAN 时钟。
    我们要用 CAN，第一步就要使能 CAN 的时钟。其次要设置 CAN 的相关引脚为复用输出，
    里我们需要设置 PA11 为上拉输入（CAN_RX 引脚）PA12 为复用输出（CAN_TX 引脚），并
    能 PA 口的时钟。使能 CAN1 时钟的函数是：
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_CAN1, ENABLE);//使能 CAN1 时钟
    于 GPIO 时钟的使能以及初始化配置这里就不多讲解，前面都有提到，很容易组织代码。
    2）设置 CAN 工作模式及波特率等。
    这一步通过先设置 CAN_MCR 寄存器的 INRQ 位，让 CAN 进入初始化模式，然后设置
    AN_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）
    信息。 最后设置 INRQ 为 0，退出初始化模式。
    在库函数中，提供了函数 CAN_Init()用来初始化 CAN 的工作模式以及波特率，CAN_Init()
    数体中，在初始化之前，会设置 CAN_MCR 寄存器的 INRQ 为 1 让其进入初始化模式，然后
    始化 CAN_MCR 寄存器和 CRN_BTR 寄存器之后，会设置 CAN_MCR 寄存器的 INRQ 为 0
    其退出初始化模式。所以我们在调用这个函数的前后不需要再进行初始化模式设置。下面我
    来看看 CAN_Init()函数的定义：
    uint8_t CAN_Init(CAN_TypeDef* CANx, CAN_InitTypeDef* CAN_InitStruct)；
    一个参数就是 CAN 标号，这里我们的芯片只有一个 CAN，所以就是 CAN1。
    二个参数是 CAN 初始化结构体指针，结构体类型是 CAN_InitTypeDef，下面我们来看看这个
    构体的定义：
    typedef struct
    {
      uint16_t CAN_Prescaler; 
      uint8_t CAN_Mode; 
      uint8_t CAN_SJW; 
      uint8_t CAN_BS1; 
      uint8_t CAN_BS2; 
      FunctionalState CAN_TTCM; 
      FunctionalState CAN_ABOM; 
      FunctionalState CAN_AWUM; 
      FunctionalState CAN_NART; 
      FunctionalState CAN_RFLM; 
      FunctionalState CAN_TXFP; 
    } CAN_InitTypeDef;
    个结构体看起来成员变量比较多，实际上参数可以分为两类。前面 5 个参数是用来设置寄存
    CAN_BTR，用来设置模式以及波特率相关的参数，这在前面有讲解过，设置模式的参数是
    AN_Mode，我们实验中用到回环模式 CAN_Mode_LoopBack 和常规模式 CAN_Mode_Normal，
    家还可以选择静默模式以及静默回环模式测试。其他设置波特率相关的参数 CAN_Prescaler，
    AN_SJW，CAN_BS1 和 CAN_BS2 分别用来设置波特率分频器，重新同步跳跃宽度以及时间406
    1 和时间段 2 占用的时间单元数。后面 6 个成员变量用来设置寄存器 CAN_MCR，也就是设
    CAN 通信相关的控制位。大家可以去翻翻中文参考手册中这两个寄存器的描述，非常详细，
    们在前面也有讲解到。初始化实例为：
    CAN_InitStructure.CAN_TTCM=DISABLE; //非时间触发通信模式
    CAN_InitStructure.CAN_ABOM=DISABLE; //软件自动离线管理
    CAN_InitStructure.CAN_AWUM=DISABLE; //睡眠模式通过软件唤醒
    CAN_InitStructure.CAN_NART=ENABLE; //禁止报文自动传送
    CAN_InitStructure.CAN_RFLM=DISABLE; //报文不锁定,新的覆盖旧的
    CAN_InitStructure.CAN_TXFP=DISABLE; //优先级由报文标识符决定
    CAN_InitStructure.CAN_Mode= CAN_Mode_LoopBack; //模式设置： 1,回环模式;
    //设置波特率
    CAN_InitStructure.CAN_SJW=CAN_SJW_1tq;//重新同步跳跃宽度为个时间单位 
    CAN_InitStructure.CAN_BS1=CAN_BS1_8tq; //时间段 1 占用 8 个时间单位
    CAN_InitStructure.CAN_BS2=CAN_BS2_7tq;//时间段 2 占用 7 个时间单位
    CAN_InitStructure.CAN_Prescaler=5; //分频系数(Fdiv)
    CAN_Init(CAN1, &CAN_InitStructure); // 初始化 CAN1
    3）设置滤波器。
    本章，我们将使用滤波器组 0，并工作在 32 位标识符屏蔽位模式下。先设置 CAN_FMR
    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
    屏蔽位。最后激活滤波器，并退出滤波器初始化模式。
    在库函数中，提供了函数 CAN_FilterInit ()用来初始化 CAN 的滤波器相关参数，CAN_Init()
    数体中，在初始化之前，会设置 CAN_FMR 寄存器的 INRQ 为 INIT 让其进入初始化模式，
    后初始化 CAN 滤波器相关的寄存器之后，会设置 CAN_FMR 寄存器的 FINIT 为 0 让其退出
    始化模式。所以我们在调用这个函数的前后不需要再进行初始化模式设置。下面我们来看看
    AN_FilterInit ()函数的定义：
    void CAN_FilterInit(CAN_FilterInitTypeDef* CAN_FilterInitStruct)；
    个 函 数 只 有 一 个 入 口 参 数 就 是 CAN 滤 波 器 初 始 化 结 构 体 指 针 ， 结 构 体 类 型 为
    AN_FilterInitTypeDef，下面我们看看类型定义：
    typedef struct
    {
      uint16_t CAN_FilterIdHigh; 
      uint16_t CAN_FilterIdLow; 
      uint16_t CAN_FilterMaskIdHigh; 
      uint16_t CAN_FilterMaskIdLow; 
      uint16_t CAN_FilterFIFOAssignment; 
      uint8_t CAN_FilterNumber; 
      uint8_t CAN_FilterMode; 
      uint8_t CAN_FilterScale; 
      FunctionalState CAN_FilterActivation; 
    } CAN_FilterInitTypeDef;
    构体一共有 9 个成员变量，第 1 个至第 4 个是用来设置过滤器的 32 位 id 以及 32 位 mask id，
    别通过 2 个 16 位来组合的，这个在前面有讲解过它们的意义。
    5 个成员变量 CAN_FilterFIFOAssignment 用来设置 FIFO 和过滤器的关联关系，我们的实验407
    关联的过滤器 0 到 FIFO0，值为 CAN_Filter_FIFO0。
    6 个成员变量 CAN_FilterNumber 用来设置初始化的过滤器组，取值范围为 0~13。
    7 个成员变量 FilterMode 用来设置过滤器组的模式，取值为标识符列表模AN_FilterMode_IdList 和标识符屏蔽位模式 CAN_FilterMode_IdMask。
    8 个成员变量 FilterScale 用来设置过滤器的位宽为 2 个 16 位 CAN_FilterScale_16bit 还是 1 个
    位 CAN_FilterScale_32bit。
    9 个成员变量 CAN_FilterActivation 就很明了了，用来激活该过滤器。
    滤器初始化参考实例代码：
    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterNumber=0; //过滤器 0
    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMode=CAN_FilterMode_IdMask; 
    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterScale=CAN_FilterScale_32bit; //32 位
    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdHigh=0x0000;32 位 ID
    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdLow=0x0000;
    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdHigh=0x0000;//32 位 MASK
    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdLow=0x0000;
    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterFIFOAssignment=CAN_Filter_FIFO0;// FIFO0
    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterActivation=ENABLE; //激活过滤器 0
    CAN_FilterInit(&CAN_FilterInitStructure);//滤波器初始化
    至此，CAN 就可以开始正常工作了。如果用到中断，就还需要进行中断相关的配置，本章
    为没用到中断，所以就不作介绍了。
    4）发送接受消息
    在初始化 CAN 相关参数以及过滤器之后，接下来就是发送和接收消息了。库函数中提供
    发送和接受消息的函数。发送消息的函数是：
    uint8_t CAN_Transmit(CAN_TypeDef* CANx, CanTxMsg* TxMessage)；
    个函数比较好理解，第一个参数是 CAN 标号，我们使用 CAN1。第二个参数是相关消息结构
    CanTxMsg 指针类型，CanTxMsg 结构体的成员变量用来设置标准标识符，扩展标示符，消
    类型和消息帧长度等信息。
    受消息的函数是：
    void CAN_Receive(CAN_TypeDef* CANx, uint8_t FIFONumber, CanRxMsg* RxMessage)；
    面两个参数也比较好理解，CAN 标号和 FIFO 号。第二个参数 RxMessage 是用来存放接受到
    消息信息。
    构体 CanRxMsg 和结构体 CanTxMsg 比较接近，分别用来定义发送消息和描述接受消息，大
    可以对照看一下，也比较好理解。
    5）CAN 状态获取
    于 CAN 发送消息的状态，挂起消息数目等等之类的传输状态信息，库函数提供了一些列的
    数，包括 CAN_TransmitStatus()函数，CAN_MessagePending()函数，CAN_GetFlagStatus()函
    等等，大家可以根据需要来调用。408
    .2 硬件设计
    本章要用到的硬件资源如下：
    1） 指示灯 DS0
    2） KEY0 和 WK_UP 按键
    3） TFTLCD 模块
    4） CAN
    5） CAN 收发芯片 JTA1050
    前面 3 个之前都已经详细介绍过了，这里我们介绍 STM32 与TJA1050连接关系，如图30.2.1
    示：
    图 30.2.1 STM32 与 TJA1050 连接电路图
    从上图可以看出：STM32 的 CAN 通过 P13 的设置，连接到 TJA1050 收发芯片，然后通过
    线端子（CAN）同外部的 CAN 总线连接。图中可以看出，在战舰 STM32 开发板上面是带有
    0Ω的终端电阻的，如果我们的开发板不是作为 CAN 的终端的话，需要把这个电阻去掉，以
    影响通信。
    这里还要注意，我们要设置好开发板上 P13 排针的连接，通过跳线帽将 PA11 和 PA12 分
    连接到 CRX（CAN_RX）和 CTX（CAN_TX）上面，如图 30.2.2 所示：409
    图 30.2.2 硬件连接示意图
    最后，我们用 2 根导线将两个开发板 CAN 端子的 CAN_L 和 CAN_L，CAN_H 和 CAN_H
    接起来。这里注意不要接反了（CAN_L 接 CAN_H），接反了会导致通讯异常！！
    .3 软件设计
    打开 CAN 通信实验的工程可以看到，我们增加了文件 can.c 以及头文件 can.h，同时 CAN
    关的固件库函数和定义分布在文件 stm32f10x_can.c 和头文件 stm32f10x_can.h 中。
    打开 can.c 文件，代码如下：
    #include "can.h"
    #include "led.h"
    #include "delay.h"
    #include "usart.h"
    //CAN 初始化
    //tsjw:重新同步跳跃时间单元. CAN_SJW_1tq~CAN_SJW_4tq
    //tbs2:时间段 2 的时间单元.
    //tbs1:时间段 1 的时间单元 CAN_BS1_1tq ~CAN_BS1_16tq
    //brp :波特率分频器.范围:1~1024;(实际要加 1,也就是 1~1024) tq=(brp)*tpclk1
    //注意以上参数任何一个都不能设为 0,否则会乱.
    //波特率=Fpclk1/((tsjw+tbs1+tbs2)*brp);
    //mode:0,普通模式;1,回环模式;
    //Fpclk1 的时钟在初始化的时候设置为 36M,如果设置 CAN_Normal_Init(1,8,7,5,1);
    //则波特率为:36M/((1+8+7)*5)=450Kbps
    //返回值:0,初始化 OK;
    // 其他,初始化失败;
    u8 CAN_Mode_Init(u8 tsjw,u8 tbs2,u8 tbs1,u16 brp,u8 mode)
    {
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; 
    CAN_InitTypeDef CAN_InitStructure;410
    CAN_FilterInitTypeDef CAN_FilterInitStructure;
    #if CAN_RX0_INT_ENABLE 
      NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
    #endif
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);//使能 PORTA 时钟
      RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_CAN1, ENABLE);//使能 CAN1 时钟
      GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12;
      GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
      GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //复用推挽
      GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);  //初始化 IO
      
      GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_11;
      GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; //上拉输入
      GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //初始化 IO
    //CAN 单元设置
    CAN_InitStructure.CAN_TTCM=DISABLE;  //非时间触发通信模式
    CAN_InitStructure.CAN_ABOM=DISABLE; //软件自动离线管理
      CAN_InitStructure.CAN_AWUM=DISABLE; //睡眠模式通过软件唤醒
      CAN_InitStructure.CAN_NART=ENABLE;  //禁止报文自动传送
      CAN_InitStructure.CAN_RFLM=DISABLE;  //报文不锁定,新的覆盖旧的
      CAN_InitStructure.CAN_TXFP=DISABLE;  //优先级由报文标识符决定
      CAN_InitStructure.CAN_Mode= mode;  //模式设置：0,普通模式;1,回环模式;
      //设置波特率
      CAN_InitStructure.CAN_SJW=tsjw; //重新同步跳跃宽度(Tsjw)
      CAN_InitStructure.CAN_BS1=tbs1; //时间段 1 占用时间单位
      CAN_InitStructure.CAN_BS2=tbs2; // 时间段 3 占用时间单位
      CAN_InitStructure.CAN_Prescaler=brp; //分频系数(Fdiv)为 brp+1
      CAN_Init(CAN1, &CAN_InitStructure); // 初始化 CAN1 
    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterNumber=0; //过滤器 0
    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMode=CAN_FilterMode_IdMask; 
      CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterScale=CAN_FilterScale_32bit; //32 位
      CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdHigh=0x0000; //32 位 ID
      CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdLow=0x0000;
      CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdHigh=0x0000; //32 位 MASK
      CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdLow=0x0000;
      CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterFIFOAssignment=CAN_Filter_FIFO0;// FIFO0
    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterActivation=ENABLE; //激活过滤器 0
      CAN_FilterInit(&CAN_FilterInitStructure); //滤波器初始化
    #if CAN_RX0_INT_ENABLE411
    CAN_ITConfig(CAN1,CAN_IT_FMP0,ENABLE); //FIFO0 消息挂号中断允许.
      NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USB_LP_CAN1_RX0_IRQn;
      NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1; // 主优先级为 1
      NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; // 次优先级为  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
      NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
    #endif
    return 0;
    } 
    #if CAN_RX0_INT_ENABLE //使能 RX0 中断
    //中断服务函数  
    void USB_LP_CAN1_RX0_IRQHandler(void)
    {
      CanRxMsg RxMessage;
    int i=0;
      CAN_Receive(CAN1, 0, &RxMessage);
    for(i=0;i<8;i++)
    printf("rxbuf[%d]:%d\r\n",i,RxMessage.Data[i]);
    }
    #endif
    //can 发送一组数据(固定格式:ID 为 0X12,标准帧,数据帧)
    //len:数据长度(最大为 8)  
    //msg:数据指针,最大为 8 个字节.
    //返回值:0,成功;
    // 其他,失败;
    u8 Can_Send_Msg(u8* msg,u8 len)
    {
      u8 mbox；
    u16 i=0;
      CanTxMsg TxMessage;
      TxMessage.StdId=0x12; // 标准标识符为 0
      TxMessage.ExtId=0x12;  // 设置扩展标示符（29 位）
      TxMessage.IDE=0;  // 使用扩展标识符
      TxMessage.RTR=0;  // 消息类型为数据帧，一帧 8 位
      TxMessage.DLC=len; // 发送两帧信息
      for(i=0;i<len;i++)
      TxMessage.Data[i]=msg[i]; // 第一帧信息 
      mbox= CAN_Transmit(CAN1, &TxMessage); 
      i=0;
    while((CAN_TransmitStatus(CAN1, mbox)!= CAN_TxStatus_Ok)&&(i<0xfff))i++; //等待
    发送结束
      if(i>=0xfff)return 1;
      return 0;412
    }
    //can 口接收数据查询
    //buf:数据缓存区;
    //返回值:0,无数据被收到;
    // 其他,接收的数据长度;
    u8 Can_Receive_Msg(u8 *buf)
    {  
    u32 i;
    CanRxMsg RxMessage;
      if( CAN_MessagePending(CAN1,CAN_FIFO0)==0)return 0;//没有接收到数据,直接退出
      CAN_Receive(CAN1, CAN_FIFO0, &RxMessage); //读取数据
      for(i=0;i<8;i++)
      buf[i]=RxMessage.Data[i]; 
    return RxMessage.DLC;
    }
    此部分代码总共 3 个函数，首先是 CAN_Mode_Init 函数。该函数用于 CAN 的初始化，该
    数带有 5 个参数，可以设置 CAN 通信的波特率和工作模式等，在该函数中，我们就是按 30.1
    末尾的介绍来初始化的，本章中，我们设计滤波器组 0 工作在 32 位标识符屏蔽模式，从设计
    可以看出，该滤波器是不会对任何标识符进行过滤的，因为所有的标识符位都被设置成不需
    关心，这样设计，主要是方便大家实验。
    第二个函数，Can_Send_Msg 函数。该函数用于 CAN 报文的发送，主要是设置标识符 ID
    信息，写入数据长度和数据，并请求发送，实现一次报文的发送。
    第三个函数，Can_Receive_Msg 函数。用来接受数据并且将接受到的数据存放到 buf 中。
    can.c 里面，还包含了中断接收的配置，通过 can.h 的 CAN_RX0_INT_ENABLE 宏定义，
    配置是否使能中断接收，本章我们不开启中断接收的。其他函数我们就不一一介绍了，都比
    简单，大家自行理解即可。
    最后，我们来看看 main.c 文件的内容：
    int main(void)
    {
    u8 key;
    u8 i=0,t=0;
    u8 cnt=0;
    u8 canbuf[8];
    u8 res;
    u8 mode=CAN_Mode_LoopBack;//CAN 工作模式;CAN_Mode_Normal(0)：
    //普通模式，CAN_Mode_LoopBack(1)：环回模式
    delay_init(); //延时函数初始化 
    NVIC_Configuration(); //设置 NVIC 中断分组 2:2 位抢占优先级，2 位响应优先级
    uart_init(9600);  //串口初始化波特率为 9600
    LED_Init();  //初始化与 LED 连接的硬件接口
    LCD_Init();  //初始化 LCD413
    KEY_Init(); //按键初始化
      
    CAN_Mode_Init(CAN_SJW_1tq,CAN_BS2_8tq,CAN_BS1_7tq,5,
    CAN_Mode_LoopBack);//CAN 初始化环回模式,波特率 450Kbps 
    POINT_COLOR=RED; //设置字体为红色
    LCD_ShowString(60,50,200,16,16,"WarShip STM32");
    LCD_ShowString(60,70,200,16,16,"CAN TEST");
    LCD_ShowString(60,90,200,16,16,"ATOM@ALIENTEK");
    LCD_ShowString(60,110,200,16,16,"2012/9/11");
    LCD_ShowString(60,130,200,16,16,"LoopBack Mode");
    LCD_ShowString(60,150,200,16,16,"KEY0:Send WK_UP:Mode");//显示提示信息
      POINT_COLOR=BLUE; //设置字体为蓝色 
    LCD_ShowString(60,170,200,16,16,"Count:");  //显示当前计数值
    LCD_ShowString(60,190,200,16,16,"Send Data:");  //提示发送的数据
    LCD_ShowString(60,250,200,16,16,"Receive Data:"); //提示接收到的数据
    while(1)
    {
    key=KEY_Scan(0);
    if(key==KEY_RIGHT) //KEY0 按下,发送一次数据
    {
    for(i=0;i<8;i++)
    {
    canbuf[i]=cnt+i; //填充发送缓冲区
    if(i<4)LCD_ShowxNum(60+i*32,210,canbuf[i],3,16,0X80); //显示数据
    else LCD_ShowxNum(60+(i-4)*32,230,canbuf[i],3,16,0X80); //显示数据
    }
    res=Can_Send_Msg(canbuf,8); //发送 8 个字节
    if(res)LCD_ShowString(60+80,190,200,16,16,"Failed"); //提示发送失败
    else LCD_ShowString(60+80,190,200,16,16,"OK "); //提示发送成功
      
    }else if(key==KEY_UP) //WK_UP 按下，改变 CAN 的工作模式
    { 
    mode=!mode;
      CAN_Mode_Init(CAN_SJW_1tq,CAN_BS2_8tq,CAN_BS1_7tq,5,mode);
    //CAN 普通模式初始化, 波特率 450Kbps 
    POINT_COLOR=RED; //设置字体为红色
    if(mode==0) //普通模式，需要 2 个开发板
    {
    LCD_ShowString(60,130,200,16,16,"Nnormal Mode "); 
    }else //回环模式,一个开发板就可以测试了.
    {
    LCD_ShowString(60,130,200,16,16,"LoopBack Mode");
    }POINT_COLOR=BLUE; //设置字体为蓝色
    }
    key=Can_Receive_Msg(canbuf);
    if(key) //接收到有数据
    {
    LCD_Fill(60,270,130,310,WHITE);//清除之前的显示
    for(i=0;i<key;i++)
    {  
    if(i<4)LCD_ShowxNum(60+i*32,270,canbuf[i],3,16,0X80); //显示数据
    else LCD_ShowxNum(60+(i-4)*32,290,canbuf[i],3,16,0X80); //显示数据
    }
    }
    t++; 
    delay_ms(10);
    if(t==20)
    {
    LED0=!LED0; //提示系统正在运行
    t=0;
    cnt++;
    LCD_ShowxNum(60+48,170,cnt,3,16,0X80); //显示数据
    }  
    }
    }
    此部分代码，我们主要关注下
    AN_Mode_Init(CAN_SJW_1tq,CAN_BS1_8tq,CAN_BS2_7tq,5,CAN_Mode_LoopBack); 该 函 数
    于设置波特率和 CAN 的模式，根据前面的波特率计算公式，我们知道这里的波特率被初始
    为 450Kbps。mode 参数用于设置 CAN 的工作模式（正常模式/环回模式），通过 WK_UP 按
    ，可以随时切换模式。cnt 是一个累加数，一旦 KEY_RIGHT（KEY0）按下，就以这个数位
    准连续发送 5 个数据。当 CAN 总线收到数据的时候，就将收到的数据直接显示在 LCD 屏幕
    。