CAN 通信与 HAL 库

此部分内容主要讲述 CubeMX 中 CAN 通信的配置，并以 STM32F103ZET6 为例讲述其实际用法。

CubeMX 配置

Connectivity -> CAN 启用

注意到 Parameter Sttings 下有许多配置选项，下面一一解释其用途。

BiteTimings Parameters

Prescaler (for Time Quantum) ：预分频系数，不再赘述。
Time Quanta in Bit Segment 1 ：时间段 1，定义采样点的位置，BS1
Time Quanta in Bit Segment 2 ：时间段 2，定义发送点的位置，BS2
ReSynchronization Jump Width ：重新同步跳跃宽度（暂时不知道什么用处）
波特率计算
- $C L K_{分频后} = C L K / P S C$
- $T = S Y N C + B S 1 + B S 2$
- $目标波特率 = C L K_{分频后} / T$

波特率 = $\frac{1}{正常的位时间}$
正常的位时间 $= 1 \times t_{q} + t_{B S 1} + t_{B S 2}$ ，其中
- $t_{B S 1} = t_{q} \times (T S 1 [3 : 0] + 1)$
- $t_{B S 2} = t_{q} \times (T S 2 [2 : 0] + 1)$
- $t_{q} = (B R P [9 : 0] + 1) \times t_{P C L K}$ ，这里 $t_{q}$ 表示一个时间单元
- $t_{P C L K} =$ APB 时钟的时间周期

Basic Parameters

Time Triggered Communication Mode ：时间触发模式
Automatic Bus-off Management ：自动离线管理
Automatic Wake-Up Mode ：自动唤醒
Automatic Retransmission ：自动重传
Receive Fifo Locked Mode ：锁定模式
Transmit Fifo Priority ：报文发送优先级

Advanced Parameters

模式：

Normal：正常模式，双机通讯
Loopback：回环模式，自收自发
Silent：静默模式，不能向总线发送显性位 (逻辑 0)，只能发送隐性位 (逻辑 1)，可从总线接收数据。
Loopback combines with Silent：静默回环，输出端直接发送至自己的输入端，不从总线接收数据。

此处以 CAN 通信驱动 GM6020 电机转动为例。

硬件实现

STM32 自带 CAN 控制器，箭头表示收发关系，直线表示我们自行接到外部的总线
发送方式：把发送的数据加到 CAN 收发器中，由它自主控制发送
接收方式：从接收队列（FIFO 队列）选择接收

CUBEMX 配置

查看原理图，明确元件与引脚的对应关系
- 在本实验中，明确 LED 和 CAN 即可
配置 STM32CubeMX
- Serial Wire、外部时钟、时钟树
- 配置 LED 引脚
  - 初始状态为高电平表示灯灭
  - 上拉电阻，尽量别浮空
- 配置 CAN 参数
  - Prescaler=9 即从 APB1 中分频出来
  - Time Quanta in Bit Segment 1&2 均为 2，采样在两者间
  - Operating Mode=Loopback 使用回环模式（自收自发）
  - 使能中断 Rx Tx

代码配置

CAN 通信初始化

void can_init(CAN_HandleTypeDef *hcan) { // 初始化CAN
    can_filter_init(hcan);
    HAL_CAN_Start(hcan);
    HAL_CAN_ActivateNotification(hcan, CAN_IT_RX_FIFO0_MSG_PENDING);
}

void can_filter_init(CAN_HandleTypeDef *hcan) {
    CAN_FilterTypeDef config;

    config.FilterActivation = CAN_FILTER_ENABLE;    // 启用滤波器
    config.FilterFIFOAssignment = CAN_FILTER_FIFO0; // 收发通道为FIFO0
    config.FilterMode = CAN_FILTERMODE_IDMASK; // 配置滤波器模式->ID过滤
    config.FilterScale = CAN_FILTERSCALE_32BIT;
    config.FilterIdHigh = 0x0000; // ID高八位
    config.FilterIdLow = 0x0000;  // ID低八位
    config.FilterMaskIdHigh = 0x0000;
    config.FilterMaskIdLow = 0x0000;
    config.FilterBank = 0; // 过滤器0
    config.SlaveStartFilterBank = 0;

    HAL_CAN_ConfigFilter(hcan, &config);
}

以上代码照抄即可，不过注意 MaskId 和 FilterId 有什么区别呢？

MaskId 设置的是对应 MaskID 为 1 的 bit 必须与 FilterID 中的 bit 位相同的 CANID 才能接收，当 MaskId=0 时，不过滤消息。

CAN 接收

void HAL_CAN_RxFifo0MsgPendingCallback(CAN_HandleTypeDef *hcan) {
    if (hcan->Instance == CAN1) {
        can_motor_receive(hcan);
    }
}

void can_motor_receive(CAN_HandleTypeDef *hcan) {
    CAN_RxHeaderTypeDef rx_header;
    uint8_t can_rx[8];
    HAL_CAN_GetRxMessage(hcan, CAN_RX_FIFO0, &rx_header, can_rx);
    switch (rx_header.StdId) {
    case 0x206: {
        motor_decode(&motor_data, can_rx);
    }
    case xxx: {
        xxxxxxxx;
    }
    default:
        xxxx;
    }
}

CAN 发送

void can_motor_transmit(CAN_HandleTypeDef *hcan,
                        CAN_TxHeaderTypeDef *tx_header, uint32_t *tx_mail,
                        uint16_t m_voltage) {
    tx_header->StdId = 0x1FF;    // 发送的CANID
    tx_header->IDE = CAN_ID_STD; // 采用标准帧格式
    tx_header->RTR = CAN_RTR_DATA;
    tx_header->DLC = 0x08; // 数据长度为8位

    m_data[2] = m_voltage >> 8; // 电机ID为2 设置高八位
    m_data[3] = m_voltage;      // 低八位

    HAL_CAN_AddTxMessage(hcan, tx_header, m_data,
                         tx_mail); // 发送CAN驱动电机
}

Main () 中记得要 can_init(&hcan1);

CAN 通信与 HAL 库 ​

CubeMX 配置 ​

硬件实现 ​

CUBEMX 配置 ​

代码配置 ​

CAN 通信与 HAL 库

CubeMX 配置

硬件实现

CUBEMX 配置

代码配置