CAN协议

CAN总线特点:

  1. 多主机多从机

串行异步通讯、没时钟线

2.只有CAN_HIGH和CAN_LOW两条差分信号

3.连接方式多个节点挂在总线上,比较类似I2C总线,可以再SCL和SDA上挂载多个从

4.每个设备都是一个节点Node,节点直接可以相互通讯,相较于I2C总线,CAN线设置了终端电阻,常见的一种闭环连接模式,也有开环的连接模式

CAN的拓扑结构

(1)高速CAN

(2)低速CAN,通讯的最大带宽从1Mbps降到125Kbps,并且不再在总线的起点和重点使用两个终端电阻,而是将电阻分布在每个节点

CAN节点

CAN节点分为三个部分

MCU/CPU

CAN控制器

CAN收发器

STM32单片机内有集成的CAN控制器外设

CAN总线通过差分信号进行数据传输

CAN收发器将差分信号转换为TTL电平信号,或者将TTL电平信号转换为差分信号

CAN控制器将TTL电平信号接收传输给MCU

CAN总线协议

物理层:

前面的硬件拓扑结果,包括高速CAN和低俗CAN,CAN的收发器属于物理层

传输层则是CAN控制器所需要做的事情,包括CAN时序,同步,消息仲裁,确认,错误检验

这一层需要做的工作:

---故障约束

---错误检测

---消息验证

---信息确认

---仲裁

---信息帧

---传输速率和时间

---路由信息

对象层:

MCU属于对象层,需要对CAN消息做消息的过滤设置,CAN消息的处理

应用层:

基于对象层进一步封装,不同的CAN标准,CANopen和UDS

寻址:

CAN总线上每个节点不需要设置节点地址,而是通用消息标识符来区别信息,CAN总线的消息是广播的,就是大家都可以收到消息,比如总线上节点A、节点B、节点C,节点A发消息,节点B和节点C都会收到消息

注意:发送消息的时候,总线处于空闲状态

标识符越小,消息获取总线的优先级越高

帧类型:

数据帧、远程帧、错误帧、过载帧

数据帧:包含用于传输的节点数据的帧

远程帧:由任何检测到错误的节点发送的帧

过载帧:在数据帧或远程帧之间插入延迟的帧

代码:

cs 复制代码
CAN_HandleTypeDef hCAN;
void MX_CAN_Init(void)
{
    CAN_FilterTypeDef   sFilterConfig;
    /*CAN单元初始化*/
    hCAN.Instance = CAN1;						/* CAN外设 */
	
    /* BTR-BRP 波特率分频器  定义了时间单元的时间长度42/(1+6+7)/6=500Kbps */
    hCAN.Init.Prescaler = 6;
    hCAN.Init.Mode = CAN_MODE_NORMAL;			/* 正常工作模式 */
    hCAN.Init.SyncJumpWidth = CAN_SJW_1TQ;		/* BTR-SJW 重新同步跳跃宽度 1个时间单元 */
    hCAN.Init.TimeSeg1 = CAN_BS1_6TQ;			/* BTR-TS1 时间段1 占用了6个时间单元 */
    hCAN.Init.TimeSeg2 = CAN_BS2_7TQ;			/* BTR-TS1 时间段2 占用了7个时间单元 */
    hCAN.Init.TimeTriggeredMode = DISABLE;		/* MCR-TTCM  关闭时间触发通信模式使能 */	
    hCAN.Init.AutoBusOff = ENABLE;				/* MCR-ABOM  自动离线管理 */
    hCAN.Init.AutoWakeUp = ENABLE;				/* MCR-AWUM  使用自动唤醒模式 */
    hCAN.Init.AutoRetransmission = DISABLE;		/* MCR-NART  禁止报文自动重传	  DISABLE-自动重传 */
    /* MCR-RFLM  接收FIFO 锁定模式  DISABLE-溢出时新报文会覆盖原有报文 */
    hCAN.Init.ReceiveFifoLocked = DISABLE;		
    /* MCR-TXFP  发送FIFO优先级 DISABLE-优先级取决于报文标示符 */
    hCAN.Init.TransmitFifoPriority = DISABLE;	
    if (HAL_CAN_Init(&hCAN) != HAL_OK)
    {
        //Error_Handler();
    }
	// 初始化发送器
	hCAN1_TxMessage.IDE = CAN_ID_STD;
	hCAN1_TxMessage.RTR = CAN_RTR_DATA;
	hCAN1_TxMessage.TransmitGlobalTime = ENABLE;
	
	// 初始化滤波器 设置为0 则不对消息进行过滤
    hCAN1_Filter.FilterIdHigh               = 0;		/* 要过滤的ID高位 */
    hCAN1_Filter.FilterIdLow                = 0;		/* 要过滤的ID低位 */
    hCAN1_Filter.FilterMaskIdHigh         	= 0;		/* 过滤器高16位每位必须匹配 */
    hCAN1_Filter.FilterMaskIdLow            = 0;		/* 过滤器低16位每位必须匹配 */
    hCAN1_Filter.FilterFIFOAssignment 		= CAN_FILTER_FIFO0;/* 过滤器被关联到FIFO 0 */
    hCAN1_Filter.FilterBank                 = 0;
    hCAN1_Filter.FilterMode                 = CAN_FILTERMODE_IDMASK;	/* 工作在标识符屏蔽位模式 */
    hCAN1_Filter.FilterScale                = CAN_FILTERSCALE_32BIT; 	/* 过滤器位宽为单个32位。*/
    hCAN1_Filter.FilterActivation       	= ENABLE;
    hCAN1_Filter.SlaveStartFilterBank 		= 0;	
	
	HAL_CAN_ConfigFilter(&hCAN, &hCAN1_Filter);
	
	while(HAL_CAN_Start(&hCAN) != HAL_OK )
	{
		printf("\nCAN_Start Failed!!");
		HAL_Delay(100);
	}
	HAL_CAN_ActivateNotification(&hCAN, CAN_IT_RX_FIFO0_MSG_PENDING);
}

下面是CAN发送的函数,我们需要自己构建相应的消息帧格式,通常需要设置消息帧的ID格式,消息长度,具体如下;

cs 复制代码
void CAN_TxMessage(CAN_HandleTypeDef *hcan,uint16_t ID ,uint8_t aData[], uint8_t DLC)
{
    uint32_t Tx_MailBox;
    /*-1- 配置数据段长度 ----------------------------------------*/	
	hCAN1_TxMessage.IDE		= 	 CAN_ID_STD;
	hCAN1_TxMessage.RTR		= 	 CAN_RTR_DATA;
	hCAN1_TxMessage.StdId	= 	 ID;
    hCAN1_TxMessage.DLC    	=    DLC;		
	hCAN1_TxMessage.TransmitGlobalTime = ENABLE;
    /*-2- 发送aData ---------------------------------------------*/
    while(HAL_CAN_AddTxMessage(hcan, &hCAN1_TxMessage, aData, &Tx_MailBox) != HAL_OK)
    {
        HAL_Delay(5);
    }
}
  • CAN_ID_STD设置为标准ID;
  • CAN_RTR_DATA设置消息为数据帧;
  • StdId为当前消息的ID;
  • DLC为当前消息的长度;
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