STM32 CAN接收FIFO细节

STM32 CAN接收FIFO细节

简介

• CAN外设一共有2个接收FIFO，每个FIFO中有3个邮箱，即最多可以缓存6个接收到的报文。

FIFO状态

1. EMPTY: 初始状态，表示FIFO为空，没有挂起的消息（FMP=0x00），且没有发生溢出（FOVR=0）。
2. PENDING_1: 当接收到一个有效的CAN消息时，FIFO状态转变为PENDING_1。这时，FIFO中有一个待处理的消息（FMP=0x01），仍然没有溢出（FOVR=0）。
3. PENDING_2: 如果在PENDING_1状态时收到另一个有效消息，则FIFO状态转变为PENDING_2。这时，FIFO中有两个待处理的消息（FMP=0x10），仍然没有溢出。
4. PENDING_3: 类似地，如果在PENDING_2状态时收到第三个有效消息，FIFO状态变为PENDING_3，此时FIFO已满（FMP=0x11），但尚未发生溢出。
5. OVERRUN: 如果FIFO已满（即处于PENDING_3状态），此时如果收到另一个有效消息，会发生溢出。在这种情况下，最早接收的消息会被新消息替代，并且FIFO的状态变为OVERRUN，其中FMP=0x11表示FIFO已满，FOVR=1表示发生了溢出。
6. 处理溢出: 在OVERRUN状态，如果再次收到有效消息，FIFO维持OVERRUN状态，FOVR位继续保持为1，表示FIFO仍然处于溢出状态。软件应尽快读取FIFO以处理溢出情况。
7. 释放邮箱（Release Mailbox） :
   • 通过软件设置RFOM=1，FIFO中的消息将被释放。
   • 每次释放一个消息，FMP位会相应减少，表示FIFO中待处理的消息数减少。

CAN的接收FIFO寄存器

位数	作用描述
位31:6	保留位，硬件强制为0
位5	RFOM0: 释放接收FIFO 0输出邮箱 软件通过对该位置1来释放接收FIFO的输出邮箱。如果接收FIFO为空，那么对该位置1没有任何效果，即只有当FIFO中有报文时对该位置1才有意义。如果FIFO中有2个以上的报文，由于FIFO的特点，软件为了访问第2个报文，就需要释放输出邮箱才行。 当输出邮箱被释放时，硬件对该位清0。
位4	FOVR0: FIFO 0 溢出 当FIFO 0已满，又收到新的报文且报文符合过滤条件，硬件对该位置1。 该位由软件清0。
位3	FULL0: FIFO 0 满 当有3个报文被存入FIFO 0时，硬件对该位置1。 该位由软件清0。
位2	保留位，硬件强制其值为0
位1:0	FMP0[1:0]: FIFO 0 报文数目 FIFO 0报文数目这2位反映了当前接收FIFO 0中存放的报文数目。 每当1个新的报文被存入接收FIFO 0，硬件就对FMP0加1。 每当软件对RFOM0位写1来释放输出邮箱，FMP0就被减1，直到其为0。

RFOM0

1. RFOM0位描述：

   • RFOM0位用于释放接收FIFO 0的输出邮箱。
   • 该位由软件操作，通过将其设置为1来实现释放FIFO 0的输出邮箱的功能。

2. 软件通过对该位置1来释放接收FIFO的输出邮箱：

   • 软件可以通过将RFOM0位设置为1来触发释放FIFO 0的输出邮箱的操作。

3. 如果接收FIFO为空，那么对该位置1没有任何效果：

   • 如果FIFO 0中没有待处理的报文，即FIFO为空，软件将RFOM0位置1不会产生任何效果。
   • 这意味着只有在FIFO中存在待处理的报文时，才能成功地释放FIFO的输出邮箱。

4. 如果FIFO中有2个以上的报文，由于FIFO的特点，软件为了访问第2个报文，就需要释放输出邮箱才行：

   • 在FIFO 0中，通常只有一个输出邮箱可以用于访问FIFO中的报文。
   • 如果FIFO中有2个以上的报文，为了访问第2个报文，软件需要先释放输出邮箱，以便将第2个报文移至输出位置。

5. 当输出邮箱被释放时，硬件对该位清0：

   • 当FIFO的输出邮箱被成功释放时，硬件会自动将RFOM0位清0，以便下一次软件操作。

FOVR0

1. FOVR0位描述：

   • FOVR0位用于指示FIFO 0是否发生了溢出。
   • 当FIFO 0已满，并且接收到新的报文且该报文符合过滤条件时，硬件会将FOVR0位置1。

2. 当FIFO 0已满，又收到新的报文且报文符合过滤条件，硬件对该位置1：

   • 如果FIFO 0已经存满了3个报文，而又收到了一个新的报文，并且该报文符合FIFO 0的过滤条件，硬件会将FOVR0位置1。
   • 这表示FIFO 0发生了溢出，即新的报文无法被存储到FIFO 0中。

3. 该位由软件清0：

   • FOVR0位的清零操作由软件执行。
   • 一旦软件检测到FIFO 0发生了溢出并且已经处理了溢出情况后，软件会将FOVR0位手动清零。

FULL0

1. FULL0位描述：

   • FULL0位用于指示FIFO 0是否已满。
   • 当FIFO 0中存放了3个报文时，硬件会将FULL0位置1。

2. 当有3个报文被存入FIFO 0时，硬件对该位置1：

   • 当FIFO 0中存放的报文数量达到3个时，硬件会将FULL0位设置为1。
   • 这表示FIFO 0已经达到了存储容量的上限，不能再容纳更多的报文。

3. 该位由软件清0：

   • FULL0位的清零操作由软件执行。
   • 一旦软件检测到FIFO 0已满的情况并且已经处理了相应的报文，软件会手动将FULL0位清零。

FMP0

1. FMP0[1:0]位描述：

   • FMP0[1:0]是FIFO 0报文数目位，由两个位组成，用于反映当前接收FIFO 0中存放的报文数目。

2. 每当1个新的报文被存入接收FIFO 0，硬件就对FMP0加1：

   • 每当CAN控制器接收到一个新的报文并存入FIFO 0时，硬件会自动将FMP0加1。
   • 这表示FIFO 0中存放的报文数目增加了，以反映新接收到的报文。

3. 每当软件对RFOM0位写1来释放输出邮箱，FMP0就被减1，直到其为0：

   • 软件通过将RFOM0位设置为1来释放FIFO 0的输出邮箱，以便访问FIFO中的下一个消息。
   • 每次释放输出邮箱时，软件会将FMP0减1。
   • 当FIFO 0的输出邮箱释放完毕，即FIFO 0为空时，FMP0将减至0。

接收报文

1. FIFO的邮箱深度:

   • 接收到的CAN报文被存储在一个具有3级邮箱深度的FIFO中。这意味着FIFO可以存储最多3个报文。
   • FIFO的管理完全由硬件完成，这样可以减轻CPU的处理负担，简化软件逻辑，并确保数据的一致性。

2. 报文的读取:

   • 应用程序读取FIFO中的报文时，只能按照报文到达的顺序（先到先得）读取。
   • 当应用程序从FIFO中读取一个报文后，FIFO会自动将下一个报文移动到输出位置。

3. 报文的有效性:

   • 报文在接收过程中如果没有出现任何错误，并且通过了标识符过滤，就被认为是有效的报文。

4. 接收中断条件:

   • 当FIFO接收到一个新报文时，FIFO的管理硬件会更新FMP（FIFO消息挂起）位，并且如果CAN中断使能寄存器（CAN_IER）中的FMPIE位被设置，将会产生一个接收中断请求。这允许软件通过中断服务例程来处理接收到的数据。
   • 如果FIFO已满（即存储了3个报文），CAN接收FIFO寄存器（CAN_RFxR）的FULL位会被置1。如果CAN_IER寄存器的FFIE位被设置，将会产生一个"FIFO满"中断请求。
   • 当FIFO发生溢出（即有新报文到达但FIFO已满）时，FOVR（FIFO溢出）位被置1。如果CAN_IER寄存器的FOVIE位被设置，将会产生一个"FIFO溢出"中断请求。

主要函数接口

CAN_Receive

/**
  * @brief  Receives a correct CAN frame.
  * @param  CANx: where x can be 1 or 2 to select the CAN peripheral.
  * @param  FIFONumber: Receive FIFO number, CAN_FIFO0 or CAN_FIFO1.
  * @param  RxMessage: pointer to a structure receive frame which contains CAN Id,
  *         CAN DLC, CAN data and FMI number.
  * @retval None
  */
void CAN_Receive(CAN_TypeDef* CANx, uint8_t FIFONumber, CanRxMsg* RxMessage)；

CAN_Receive 函数的作用可以归纳如下：

1. 从指定的CAN控制器的接收FIFO中读取接收到的CAN消息。
2. 将读取到的消息的各个字段（如标识符、数据、数据长度等）提取出来，并存储到提供的 CanRxMsg 结构体中。
3. 根据接收到的消息的类型（标准帧或扩展帧），正确提取相应的标识符，并存储到结构体的相应字段中。
4. 将消息的远程传输请求位、数据长度码和过滤器索引等信息提取出来，并存储到结构体的相应字段中。
5. 将消息的数据部分按字节提取出来，并存储到结构体的数据数组中。
6. 释放相应的接收FIFO的输出邮箱，以便下一次读取。

CAN_MessagePending

/**
  * @brief  Returns the number of pending received messages.
  * @param  CANx: where x can be 1 or 2 to select the CAN peripheral.
  * @param  FIFONumber: Receive FIFO number, CAN_FIFO0 or CAN_FIFO1.
  * @retval NbMessage : which is the number of pending message.
  */
uint8_t CAN_MessagePending(CAN_TypeDef* CANx, uint8_t FIFONumber)；

1. 参数检查：

   • 首先对传入的CAN控制器和FIFO编号进行有效性检查，确保它们满足CAN控制器的要求。

2. 检查消息挂起情况：

   • 根据传入的FIFO编号，检查相应的接收FIFO中是否有消息挂起等待处理。

3. 读取消息挂起位：

   • 通过位掩码操作，从相应的寄存器（RF0R或RF1R）中读取消息挂起位的值。

4. 返回消息挂起数量：

   • 将读取到的消息挂起位的值转换为uint8_t类型，并作为函数的返回值返回。
   • 返回值表示了接收FIFO中待处理的消息数量。