結(jié)合STM32F4關(guān)于CAN基本的信息描述

CAN，Controller Area Network（控制器局域網(wǎng)絡(luò)），在汽車電子、工業(yè)控制領(lǐng)域的應(yīng)用比較多，通常用于局域組網(wǎng)。

CAN總線和UART、I2C、SPI總線最大的區(qū)別主要在于取消了傳統(tǒng)的地址編碼方式，理論上講總線上的互聯(lián)節(jié)點數(shù)不受限制，擁有強大的握手與出錯管理及重發(fā)機制，具有很強的抗干擾能力。

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STM32 CAN 基礎(chǔ)內(nèi)容CAN網(wǎng)絡(luò)中主要由CAN控制器和CAN收發(fā)器組成，大部分STM32內(nèi)部都集成了CAN控制器，如果需要使用CAN功能，還需要在外部連接一個CAN收發(fā)器才能使用。

▲ CAN 網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)圖

STM32內(nèi)部集成的CAN控制器，支持 2.0A 和 B 版本的 CAN 協(xié)議。還有通信速度更快的CAN FD、 CAN XL，目前一部分STM32支持CAN FD（比如STM32H7）。

下面結(jié)合STM32F4描述一下關(guān)于CAN基本的信息：

1. CAN總線

CAN總線上的數(shù)據(jù)是基于差分信號，通常只有兩根線：CAN_L和CAN_H。從STM32芯片引出來的兩個信號腳CAN發(fā)送和CAN接收，有點類似UART的收發(fā)引腳，但內(nèi)部控制邏輯完全不一樣。經(jīng)過CAN收發(fā)器后形成兩根信號線CAN_L和CAN_H掛到CAN總線上。

2. CAN波特率

CAN 總線屬于異步通信，和UART類似，因此具有通信的波特率，標準 CAN 波特率通常支持高達 1 Mb/s。當然，也可以配置成500Kb/s、 250Kb/s等。

CAN 波特率由多個參數(shù)決定，下面章節(jié)會講述波特率配置。

3. CAN發(fā)送

STM32集成的CAN控制器支持三個發(fā)送郵箱，也就是說可以支持隊列發(fā)送消息（數(shù)據(jù)），如果同一時間發(fā)送數(shù)據(jù)比較多，使用郵箱就比較高效，不用消耗CPU資源，CAN控制器自動發(fā)送，直到完成。

4. CAN接收

和發(fā)送類似，CAN接收支持接收FIFO，可以連續(xù)接收多個消息（數(shù)據(jù)），CPU空閑了再去處理接收到的數(shù)據(jù)。

同時，CAN控制器還支持接收過濾配置，也就是說，有些數(shù)據(jù)我不需要，CAN控制器可以自動過濾掉。

通過一張CAN框圖來認識CAN控制器：

關(guān)于CAN的更多信息，可以參看芯片對應(yīng)的手冊和CAN相關(guān)協(xié)議資料。

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STM32 CAN 常規(guī)配置STM32 CAN控制器需要配置的參數(shù)比較多，對于初學者而言，重點就是波特率。如果你只使用一些基本的功能，不使用的功能建議參考官方代碼默認配置即可。

1. CAN引腳時鐘配置

引腳和時鐘是使用外設(shè)基本的配置，比如F4例程：

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

RCC_AHB1PeriphClockCmd（CAN_GPIO_CLK， ENABLE）;RCC_APB1PeriphClockCmd（CAN_CLK， ENABLE）;

GPIO_PinAFConfig（CAN_GPIO_PORT， CAN_RX_SOURCE， CAN_AF_PORT）;GPIO_PinAFConfig（CAN_GPIO_PORT， CAN_TX_SOURCE， CAN_AF_PORT）;

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = CAN_RX_PIN | CAN_TX_PIN;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;GPIO_Init（CAN_GPIO_PORT， &GPIO_InitStructure）;

2. CAN常規(guī)配置

這些基本參數(shù)，需要進一步功能的作用，默認DISABLE。

CAN_InitTypeDef CAN_InitStructure;

CAN_InitStructure.CAN_TTCM = DISABLE;CAN_InitStructure.CAN_ABOM = DISABLE;CAN_InitStructure.CAN_AWUM = DISABLE;CAN_InitStructure.CAN_NART = DISABLE;CAN_InitStructure.CAN_RFLM = DISABLE;CAN_InitStructure.CAN_TXFP = DISABLE;CAN_InitStructure.CAN_Mode = CAN_Mode_Normal;

3. CAN波特率配置

波特率是第一步需要掌握的，波特率不對，就不能正常通信。波特率 = 時鐘 ÷ Prescaler ÷ （SJW + BS1 + BS2）；

比如：42M / 2 / （1 + 12 +8） = 1M

CAN_InitStructure.CAN_SJW = CAN_SJW_1tq;CAN_InitStructure.CAN_BS1 = CAN_BS1_12tq;CAN_InitStructure.CAN_BS2 = CAN_BS2_8tq;CAN_InitStructure.CAN_Prescaler = 2;

4. CAN過濾配置CAN過濾是相對更高級的功能，建議深入了解，否則建議默認配置即可。

CAN_FilterInitTypeDef CAN_FilterInitStructure;CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterNumber = 0;CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMode = CAN_FilterMode_IdMask;CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterScale = CAN_FilterScale_32bit;CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdHigh = 0x0000;CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdLow = 0x0000;CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdHigh = 0x0000;CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdLow = 0x0000;CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterFIFOAssignment = 0;CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterActivation = ENABLE;CAN_FilterInit（&CAN_FilterInitStructure）;

以上是通過標準外設(shè)庫配置的參數(shù)，使用STM32CubeMX就可以很輕松的一鍵配置了。

對CAN有一定基礎(chǔ)了解，同時掌握HAL庫使用方法的人，建議直接使用STM32CubemMX 配置并生成初始化代碼。

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STM32 CAN 常見問題STM32的CAN控制器功能相對比較強大，實際開發(fā)過程中容易遇到問題，軟件硬件都有可能導致通信異常，下面整理幾點常見問題。

問題一：CAN總線接線問題

CAN控制器出來的信號為CAN_TX和CAN_RX，有點類似UART，但它和外面的收發(fā)器接法是TX對應(yīng)TX，不是UART交叉連接。

同時，CAN總線和485類似是差分信號，具有極性。通常CAN總線只有兩根線CAN_L和CAN_H。

上面指出來的兩點，任意一處接線錯誤都會導致通信失敗。所以，建議參考官方給出的電路原理圖。

問題二：通信波特率配置問題

CAN屬于異步通信，如果波特率不對，就會通信失敗，或者接收到亂碼。影響波特率的因素有很多：CAN時鐘、分頻值、位時序。

CAN時鐘也就是RCC出來進入CAN控制器的APB時鐘，比如上面代碼中配置的是APB1，42M時鐘。（一定要分清，不能認為是84M）。

位時序也是比較重要的一個配置，包含同步段、位段等，需要根據(jù)實際情況調(diào)整對應(yīng)的值。

問題三：CAN接收數(shù)據(jù)丟包問題

通常來說，CAN組網(wǎng)之后，總線上的數(shù)據(jù)量比較大，如果你配置或者處理不正確，就會導致丟失數(shù)據(jù)的情況。

1. CAN接收數(shù)據(jù)，通常使用中斷

CAN中斷入口和CAN中斷函數(shù)處理比較容易引起數(shù)據(jù)丟失的問題。

有些CAN中斷入口和其它外設(shè)的共用，比如STM32F103的CAN和USB共用一個中斷入口。

通信時，由于CAN中斷頻率較高，中斷函數(shù)不能占用太多時間，通常來說，只對接收到的數(shù)據(jù)進行一些簡單搬運處理，不建議在中斷程序里處理較為復雜的邏輯或算法運算。

2. 雙CAN過濾器管理問題

部分STM32芯片具有雙CAN模塊，從整體功能上講，兩個CAN是獨立的。但是，兩個CAN共用過濾器管理模塊，對于STM32芯片來講，該過濾器控制模塊由CAN1統(tǒng)一管理，所以即使只是單獨使用CAN2進行收發(fā)，也須開啟CAN1，否則會因為過濾器未能開啟，導致單獨使用CAN2時無法收發(fā)的情形。

3.CAN接收過濾

CAN總線接收可以通過配置，對一些“無用”或不需要的信息進行過濾，換言之即對總線上的信息選擇性地進行接收。這個功能也算是CAN總線的高級功能，只有深入理解該功能之后方能靈活使用之。否則會因為過濾配置不當導致收發(fā)異常。

復盤一下▼CAN 基礎(chǔ)內(nèi)容：CAN總線、波特率、發(fā)送和接收；▼CAN 常規(guī)配置：引腳時鐘、常規(guī)配置、波特率配置、過濾配置；▼CAN 常見問題：接線問題、波特率配置問題、接收數(shù)據(jù)丟包問題；

原文標題：STM32學習筆記 | CAN總線收發(fā)數(shù)據(jù)常見問題分析

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責任編輯：haq