【CubeMX学习笔记】关于CAN通信协议

news2025/1/20 20:05:01

目录

一、CAN通信简介

二、CAN数据帧类型

三、格式帧

四、位同步

传输数据时可能遇到的问题

最小时间单位

硬同步

再同步

波特率的计算

=============STM32中的CAN外设=============

一、原理图

二、标识符筛选

三、配置单个邮箱（正常模式或自发自收只需要修改模式）

四、如何配置两个邮箱（用于接收两个电机的数据） 

一、CAN通信简介

can通信只有两根信号线（CAN High）和CAN_L（CAN Low），所有设备都搭载在这两根信号线上，可以实现多设备之间的高速实时的通信。其中每个设备都可以是主机/从机，都有对can总线的控制权。

can通信使用差分信号，不容易受干扰。当两根通信线的电压相同时，属于隐形电平1，当CANH被拉高而CANL被拉低时，属于显性电平0。在没有进行通信时，can总线表现为隐性电平1，当需要进行数据传输时，有且只有一个设备对can总线进行控制，其他设备选择是否接收。（当出现错误、过载或者应答时，其他设备才可以对总线进行控制）

二、CAN数据帧类型

这里主要了解的是数据帧。

三、格式帧

SOF：帧起始，数据传输开始时，总线从隐性电平1转变成显性电平0；

ID：11位设备ID号，表示设备信息，用于仲裁；

RTR：远程传输请求，用于区分数据帧（0）和遥控帧（1）（数据帧优先级高）

IDE：区分标准格式帧和扩展格式帧（0：为标准格式）

RB0：保留位（默认逻辑0）

DLC：4位，表示数据长度（字节），最多表示8字节，即64位；

CRC：校验位，检测数据是否错误；

CRC界定符：恒为隐性1，表示发送结束；

ACK：应答处理，发送端表现为隐性1，如果有设备接收了数据，那个设备会表现为显性电平1，此时整个can总线表现为显性电平；

ACK界定符：为隐性1，表示应答结束；

EOF：帧结束，为7位的隐性电平1；

SRR：用于代替RTR，真正的RTR在扩展ID后面，由于标准格式优先级高于扩展格式优先级，所以这一位虽然没用，但是必须为隐性1；

RB1，RB0：保留位（总是显性电平）

关于位填充：

当发送数据连续五个位是相同的时，会自动发送一个相反位的数据，接收方接收时，也会自动去除这个位。

关于仲裁段：

如果有两个设备同时开始发送数据，则会进行仲裁，ID号小的会在此获胜，继续数据发送，ID号大的则会退出。如果ID号相同，则标准格式帧优先。

四、位同步

CAN总线没有时钟线，总线上的所有设备通过约定波特率的方式确定每一个数据位的时长；

发送方以约定的位时长每隔固定时间输出一个数据位；

接收方以约定的位时长每隔固定时间采样总线的电平，输入一个数据位；

理想状态下，接收方能依次采样到发送方发出的每个数据位，且采样点位于数据位中心附近。

传输数据时可能遇到的问题

一个是接收设备的采样点可能位于跳变沿周围，导致采样信号不准确；一个是接收设备和发送设备的时钟有一点点偏差，导致采样信号不准确。

为了避免这两个问题，有硬同步和再同步两个方法。

最小时间单位

为了灵活调整每个采样点的位置，使采样点对齐数据位中心附近，CAN总线传播时间段对每一个数据位的时长进行了更细的划分，分为同步段(SS)(PTS)、相位缓冲段1(PBS1)和相位缓冲段2(PBS2)每个段又由若干个最小时间单位(Tq)构成。后面三个数据可以自己指定长度。

其中PTS用于处理网络延迟，PBS1和PBS2长度可以改变，用于再同步。

硬同步

当有设备需要发送数据时，它会选择在自身时钟周期的ss段进行发送，此时其他设备接收到跳变信号，会将自己的时钟之间调整到ss段，实现同步。

再同步

为了解决设备时钟有偏差的问题，接收设备可以对自己的时间进行补偿，通过补偿宽度值（SWJ）加长PBS1或缩短PBS2对时序进行补偿。

波特率的计算

=============STM32中的CAN外设=============

一、原理图

CAN有三个发送邮箱，可以对要发送的消息进行缓存。

CAN有14个过滤器，可以对接收的报文ID进行过滤，通过过滤器的报文才会被存入接收FIFO。

接收FIFO有两个，每个有三级深度，也是缓存的功能，可以配置重要的报文进FIFO0，不重要的进FIFO1，防止重要的消息丢失。

二、标识符筛选

（1）ID表示需要接收的ID号，在掩码模式下，掩码位为1，则只能接收与ID相同的位一致的ID号，掩码位为0，则没有要求

（2）只有匹配两个ID的帧才能被筛选

（3）相当于（1）中ID低16位为ID，高16位为掩码，掩码低16位为ID，高16位为掩码

（4）相同

列表模式相当于所有位都匹配的掩码模式

三、配置单个邮箱（正常模式或自发自收只需要修改模式）

1、在CubeMX中的配置

配置传输速率位1Mbps，（根据自己的时钟来）

设置传输模式

开启接收中断

2、代码（普通模式或回环模式代码相同）

初始化

HAL_CAN_Start(&hcan1);//打开CAN
    CAN1_Filter_Init();//接收初始化
    if (HAL_CAN_ActivateNotification(&hcan1, CAN_IT_RX_FIFO0_MSG_PENDING) != HAL_OK)//开启中断
    {
        Error_Handler();
    }

can.c中配置宏

CANTxMsg_t TxMsg;  //定义发送邮件实体
CANRxMsg_t RxMsg;  //定义接收邮件实体
uint8_t rcvdFlag=0;        //接收标志位

can.c中编写的函数

//筛选器配置
void CAN1_Filter_Init(void)
{
        CAN_FilterTypeDef CAN1_FilerConf;
    /*筛选器具体的Id要求（配合掩码使用）
    比如：下面的掩码为 0x0101,即二进制0000|0001|0000|0001,表示我只关心从右数第一位，以及第9位。
    因此当具体Id要求为 0x0000,即二进制0000|0000|0000|0000。
    结合掩码实际就是筛选器最终允许通过的Id为
                                      xxxx|xxx0|xxxx|xxx0  （x表示0或者1都可以）
    因此具体筛选器允许的Id范围是需要结合掩码来看的
    */
        CAN1_FilerConf.FilterIdHigh=0X0000 << 5;                       //具体Id要求高16位
        CAN1_FilerConf.FilterIdLow=0X0000 << 5;                    //具体Id要求低16位
        //高16位左移五位即为标准id号
        CAN1_FilerConf.FilterMaskIdHigh=0X0000;                //掩码高16位全设置为0，表示对所有位报文Id高16位都不关心
        CAN1_FilerConf.FilterMaskIdLow=0X0000;                 //掩码低16位全设置为0，表示对所有位报文Id低16位都不关心
        CAN1_FilerConf.FilterFIFOAssignment=CAN_FILTER_FIFO0;  //筛选器接收到的报文放入到FIFO0中，即为接收邮箱0
        CAN1_FilerConf.FilterActivation=ENABLE;                //筛选器使能（开启）
        CAN1_FilerConf.FilterMode=CAN_FILTERMODE_IDMASK;       //筛选器掩码模式
        CAN1_FilerConf.FilterScale=CAN_FILTERSCALE_32BIT;      //掩码用32位表示
        /*这里说明一下为什么填0
            首先一个筛选器有28个组。一块stm32板子的can外设共用一个can外设
            比如F4系列基本都有两个can模块，如果只用一个can的时候，我们FilterBank可选0-13，因此下面就是0，其实填0-13都可以。
            如果用两个can，则要分配两个筛选器组。一个是FilterBank
            则
            can1的筛选器组选择0-13。如CAN1_FilerConf.FilterBank=0;   
            can2的筛选器组选择14-27。如CAN1_FilerConf.SlaveStartFilterBank=14;   
        */
        CAN1_FilerConf.FilterBank=0;                            
        CAN1_FilerConf.SlaveStartFilterBank=14;

        /*  此处&hcan1指明是can1的筛选器配置，但实际上can1和can2的筛选器都配置好了。因为两个can是共用的。但是接收FIFO每个CAN都有独立的两个。
            这是因为STM32的双路CAN共用过滤器组，
            而且过滤器组寄存器与CAN1配置寄存器在物理上是挨着的，HAL库将这些寄存器合并在一个结构里访问而已。
            下面通过调用 "HAL_CAN_ConfigFilter(&hcan1,&CAN1_FilerConf)" 配置can筛选器即可生效。
            无需再调用HAL_CAN_ConfigFilter(&hcan2,&CAN1_FilerConf)
        */
        if(HAL_CAN_ConfigFilter(&hcan1,&CAN1_FilerConf)!=HAL_OK)
        {
                Error_Handler();
        }
}

uint8_t CAN1_Send_Msg(CANTxMsg_t *msg,uint16_t mailbox_id,uint8_t *sendbuff)
{
        uint8_t id;

        msg->TxMessage.StdId=mailbox_id;            //邮箱id号
        msg->TxMessage.IDE=CAN_ID_STD;              //邮件的id格式（标准为CAN_ID_STD   |   拓展为CAM_ID_EXT）
        msg->TxMessage.DLC=8;                       //邮件数据长度 此处为8个字节
        msg->TxMessage.RTR=CAN_RTR_DATA;            //数据帧 一般都是数据帧
        msg->TxMessage.TransmitGlobalTime=DISABLE;  //默认DISABLE
        for(id=0;id<8;id++)
        {
                msg->payload[id]=sendbuff[id];  //装填数据
        }

        //发送邮件 注意邮件邮件信息（id号，邮件类型等等）和数据内容是分开发送的，具体看下面这句函数参数
        if(HAL_CAN_AddTxMessage(&hcan1,&msg->TxMessage,msg->payload,&msg->mailbox)!=HAL_OK)
                return 0;
        else
                return 1;
}
/*视频第4节有讲为什么要起这样的函数名字，这个叫回调函数
接收到邮件最终会来到这里。由于我们开了RX0中断，因此我们的回调函数名是
void HAL_CAN_RxFifo0MsgPendingCallback(CAN_HandleTypeDef *hcan);
如果我们开的是RX1中断，那么回调函数名是void HAL_CAN_RxFifo1MsgPendingCallback(CAN_HandleTypeDef *hcan);
*/
void HAL_CAN_RxFifo0MsgPendingCallback(CAN_HandleTypeDef *hcan)
{
    //这句话是判断对方发来的信息是发给本板子的can1还是can2，如果是can1，那通过接线就知道是哪个设备发来的数据。
        if(hcan->Instance==CAN1)
        {
            /*
                这个是获取邮件的函数，既然进了接收中断，那么就说明接收到了数据因此我们调用下方函数获取。
                我们提供一个RxMessage以及payload分别接收邮件邮件信息（id号，邮件类型等等）和数据内容。
            */
                if(HAL_CAN_GetRxMessage(&hcan1,CAN_RX_FIFO0,&(RxMsg.RxMessage),(RxMsg.payload))==HAL_OK)
                        rcvdFlag=1;
                else
                        Error_Handler();
        }
        //HAL_CAN_ActivateNotification(&hcan1,CAN_IT_RX_FIFO0_MSG_PENDING);
        //开启中断，在初始化已经调用
}

can.h中声明

#include "stm32f1xx_hal_can.h"

typedef struct
{
        uint32_t mailbox;
        CAN_TxHeaderTypeDef TxMessage;
        uint8_t payload[8];
}CANTxMsg_t;                          //发送结构体

typedef struct
{
        CAN_RxHeaderTypeDef RxMessage;
        uint8_t payload[8];
}CANRxMsg_t;                        //接收结构体
/* USER CODE END Includes */

extern CAN_HandleTypeDef hcan1;

/* USER CODE BEGIN Private defines */
extern uint8_t rcvdFlag;
extern CANTxMsg_t TxMsg;
extern CANRxMsg_t RxMsg;
/* USER CODE END Private defines */

void MX_CAN_Init(void);

/* USER CODE BEGIN Prototypes */
void CAN1_Filter_Init(void);
uint8_t CAN1_Send_Msg(CANTxMsg_t *msg,uint16_t mailbox_id,uint8_t *sendbuff);
void CAN1_Receive_Msg(CANRxMsg_t *msg);

主循环

uint8_t SendMsg[8]={1,2,3,4,5,6,7,8};  //发送的数据

CAN1_Send_Msg(&TxMsg,0X201,SendMsg); //发送数据
  while (1)//这部分可以直接在中断回调函数中写
  {
      if(rcvdFlag==1)//receive msg
            {
                    rcvdFlag=0;
                    if(RxMsg.RxMessage.StdId==0x201)
                      //将过滤器配置好，就没必要再判断id号了
                      //判断接收的ID号，回环模式下，ID相同
                    {
                            printf("%d %d %d %d\r\n",RxMsg.payload[0],RxMsg.payload[1],RxMsg.payload[2],RxMsg.payload[3]);
                    }
                      //打印接收的数据
            }
}

四、如何配置两个邮箱（用于接收两个电机的数据） 

打开fifo0和fifo1的中断

HAL_CAN_Start(&hcan1);//打开CAN
    CAN1_Filter_Init();//接收初始化
    if (HAL_CAN_ActivateNotification(&hcan1, CAN_IT_RX_FIFO0_MSG_PENDING) != HAL_OK)//开启FIFO0中断
    {
        Error_Handler();
    }
    if (HAL_CAN_ActivateNotification(&hcan1, CAN_IT_RX_FIFO1_MSG_PENDING) != HAL_OK)//开启FIFO1中断
    {
        Error_Handler();
    }

配置各自的接收结构体、标志位

CANTxMsg_t TxMsg;
CANRxMsg_t RxMsg0,RxMsg1;
uint8_t rcvdFlag1=0,rcvdFlag2=0;

初始化邮箱的筛选器（这里的代码是fifo0接收0x200的id号的数据，fifo1接收0x201id号的数据）

void CAN1_Filter_Init(void)
{
        CAN_FilterTypeDef CAN1_FilerConf;
        CAN1_FilerConf.FilterIdHigh=0X0200 << 5;//高16位左移五位即为标准id号
        CAN1_FilerConf.FilterIdLow=0X0000 << 5;
        CAN1_FilerConf.FilterMaskIdHigh=0Xffff;
        CAN1_FilerConf.FilterMaskIdLow=0Xffff;//掩码全部为f，表示所有位需要相同
        CAN1_FilerConf.FilterFIFOAssignment = CAN_FILTER_FIFO0;
        CAN1_FilerConf.FilterActivation=ENABLE;
        CAN1_FilerConf.FilterMode=CAN_FILTERMODE_IDMASK;//掩码模式
        CAN1_FilerConf.FilterScale=CAN_FILTERSCALE_32BIT;
        CAN1_FilerConf.FilterBank=0;                //小的先接收
        //CAN1_FilerConf.SlaveStartFilterBank=14;

        if(HAL_CAN_ConfigFilter(&hcan1,&CAN1_FilerConf)!=HAL_OK)//配置CAN过滤器
        {
                Error_Handler();
        }

        CAN1_FilerConf.FilterIdHigh=0X0201 << 5;
        CAN1_FilerConf.FilterIdLow=0X0000 << 5;
        CAN1_FilerConf.FilterMaskIdHigh=0Xffff;
        CAN1_FilerConf.FilterMaskIdLow=0Xffff;//掩码全部为f，表示所有位需要相同
        CAN1_FilerConf.FilterFIFOAssignment = CAN_FILTER_FIFO1;
        CAN1_FilerConf.FilterActivation=ENABLE;
        CAN1_FilerConf.FilterMode=CAN_FILTERMODE_IDMASK;//掩码模式
        CAN1_FilerConf.FilterScale=CAN_FILTERSCALE_32BIT;
        CAN1_FilerConf.FilterBank=1;
        //CAN1_FilerConf.SlaveStartFilterBank=14;

        if(HAL_CAN_ConfigFilter(&hcan1,&CAN1_FilerConf)!=HAL_OK)//配置CAN过滤器
        {
                Error_Handler();
        }
}

每个邮箱都有回调函数

void HAL_CAN_RxFifo0MsgPendingCallback(CAN_HandleTypeDef *hcan)//FIFO0接收中断回调函数
{
        if(hcan->Instance==CAN1)
        {
                if(HAL_CAN_GetRxMessage(&hcan1,CAN_RX_FIFO0,&(RxMsg0.RxMessage),(RxMsg0.payload))==HAL_OK)
                rcvdFlag1 = 1;
                else
                Error_Handler();
        }
        //HAL_CAN_ActivateNotification(&hcan1,CAN_IT_RX_FIFO0_MSG_PENDING);
}

void HAL_CAN_RxFifo1MsgPendingCallback(CAN_HandleTypeDef *hcan)//FIFO1接收中断回调函数
{
        if(hcan->Instance==CAN1)
        {
                if(HAL_CAN_GetRxMessage(&hcan1,CAN_RX_FIFO1,&(RxMsg1.RxMessage),(RxMsg1.payload))==HAL_OK)
                rcvdFlag2 = 1;
                else
                Error_Handler();
        }
        //HAL_CAN_ActivateNotification(&hcan1,CAN_IT_RX_FIFO0_MSG_PENDING);
}

主循环判断标志位

while (1)
  {
      CAN1_Send_Msg(&TxMsg,0X200,SendMsg);//发送数据
      HAL_Delay(50);
      if(rcvdFlag1==1)//receive msg
            {
                    rcvdFlag1 = 0;
                    printf("%d %d %d %d\r\n",RxMsg0.payload[0],RxMsg0.payload[1],                                                RxMsg0.payload[2],RxMsg0.payload[3]);

            }
      if(rcvdFlag2==1)//receive msg
            {
                    rcvdFlag2 = 0;
                    printf("%d %d %d %d\r\n",RxMsg1.payload[4],RxMsg1.payload[5],
                                             RxMsg1.payload[6],RxMsg1.payload[7]);

            }
}

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一、ADC 模拟&#xff1a;连续&#xff1b;数字&#xff1a;离散。 模拟信号一般指连续变化的电压值。转换的步骤&#xff1a;采样、量化。 ADC中soc电压转为数字信号的方法&#xff1a;逐次逼近法。 分辨率&#xff1a;nbit&#xff1b;表示一个电压比较器比较10次&#xf…
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CoreDNS实现跨集群service解析实践

CoreDNS实现跨集群service解析实践

CoreDNS实现跨集群service解析实践 背景介绍使用条件实现方案 CoreDNS是一款使用Go语言实现的专为云原生应用而生的DNS服务器。本文介绍CoreDNS在特定实际场景下的一种进阶使用实践&#xff0c;也许能为其他也在使用CoreDNS做服务发现的同学提供一些启发和思考。 背景介绍 在…
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三星推出990 EVO Plus固态硬盘，支持PCIe 4.0性能出色

三星推出990 EVO Plus固态硬盘，支持PCIe 4.0性能出色

容量高达4TB&#xff0c;提供增强的性能和能效。性能卓越&#xff0c;随机读写速度分别为为 1,050K IOPS 和 1,400K IOPS。 韩国——2024年9月25日—三星电子于今天宣布推出990 EVO Plus固态硬盘&#xff0c;为其固态硬盘产品线再添新成员。990 EVO Plus 支持 PCIe 4.0和最新的…
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Icarus翼星求生教你使用服务器开服

Icarus翼星求生教你使用服务器开服

1、购买后登录服务器&#xff08;百度莱卡云游戏面板&#xff09; 登录面板的信息在绿色的登陆面板按键下方&#xff0c;不是你的莱卡云账号 进入控制面板后会出现正在安装的界面&#xff0c;大约10分钟左右就能安装完成 2、创建端口 点击目录上的网络&#xff0c;再次页面下点…
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kali-linux-2023.4 安装与配置

kali-linux-2023.4 安装与配置

kali官网 作者&#xff1a;程序那点事儿 日期&#xff1a;2024/01/15 21:34 进入kali官网&#xff0c;点到下载页面 选择安装方式&#xff08;本次私用虚拟机安装&#xff09;。裸机安装是指&#xff0c;先要安装虚拟机&#xff08;例如&#xff1a;CentOS7&#xff09…
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【算法】贪心+堆排序实现大根堆及标准库容器类的融合使用

【算法】贪心+堆排序实现大根堆及标准库容器类的融合使用

&#x1f4e2;博客主页&#xff1a;https://blog.csdn.net/2301_779549673 &#x1f4e2;欢迎点赞 &#x1f44d; 收藏 ⭐留言 &#x1f4dd; 如有错误敬请指正&#xff01; &#x1f4e2;本文由 JohnKi 原创&#xff0c;首发于 CSDN&#x1f649; &#x1f4e2;未来很长&#…
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centos7安装Redis单机版

centos7安装Redis单机版

一、检查是否有GCC环境 gcc --version # 提示-bash: gcc: 未找到命令 说明没有gcc环境# 安装gcc环境 yum install gcc# 如果yum源报错 # 1.检查网络是否正常 ping www.baidu.com # 2.备份当前的yum源 mv /etc/yum.repos.d/CentOS-Base.repo /etc/yum.repos.d/CentOS-Base.repo…
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IntraWeb制作汉堡菜单

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IntraWeb开发web网站时如何制作手机页面&#xff1f; delphi源代码&#xff1a;示例两列布局带顶部汉堡菜单&#xff08;兼容电脑与手机&#xff09; 功能&#xff1a;交互式网页&#xff0c;两列布局&#xff0c;顶部汉堡菜单&#xff0c;点击汉堡图标关闭左侧栏&#xff0c;…
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【NLP】基于“检测器-纠错器”中文文本纠错框架

【NLP】基于“检测器-纠错器”中文文本纠错框架

前言 许多方法将中文拼写纠正&#xff08;检测和纠正给定中文句子中的错误字符&#xff09;视为序列标注任务&#xff0c;并在句子对上进行微调。一些方法使用错误检测器作为初步任务&#xff0c;然后将检测结果用于辅助后续的错误纠正过程。然而&#xff0c;现有方法在使用检…
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