CAN 技术系列 09 · CAN 传输模式:轮询 / 中断 / DMA

📚 CAN总线技术系列 · 持续更新中

本系列从差分电气层一路打到 Linux SocketCAN,把"两根线"背后的电气/协议/控制器/驱动/实战全拧成一根线。

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【CAN 技术系列】

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本篇定位:L3 驱动实现层。寄存器讲完,本篇讲三种传输模式:轮询(死等标志)、中断(状态机+ISR)、DMA(大块传输)。CAN 和 SPI 不同:CAN 有多邮箱/多 FIFO,可 DMA 接收大块。本篇讲三种模式代码、发送邮箱队列、接收 FIFO 处理、RTOS 集成。读完你能写生产级 CAN 驱动。
$!important$ CAN 传输模式比 SPI 复杂

SPI 三种模式(轮询/中断/DMA)相对简单(全双工一缓冲)。CAN 有 3 发送邮箱 + 多接收 FIFO + 验收过滤 + 错误中断,传输模式要管邮箱队列、FIFO 溢出、错误处理、RTOS 集成。你做 AEGIX BSP,CAN 驱动要中断 + RTOS 信号量 + 消息队列。对照 $\[09-SPI传输模式-轮询-中断-DMA$ ] 看,CAN 驱动更复杂但更实用。

一、三种模式对比
- [1.1 选型原则](#1.1 选型原则)
- [1.2 混合模式](#1.2 混合模式)
二、轮询模式
- [2.1 轮询发送](#2.1 轮询发送)
- [2.2 轮询接收](#2.2 轮询接收)
- [2.3 轮询优缺点](#2.3 轮询优缺点)
三、中断模式
- [3.1 中断模式架构](#3.1 中断模式架构)
- [3.2 发送状态机](#3.2 发送状态机)
- [3.3 接收 ISR](#3.3 接收 ISR)
- [3.4 错误 ISR](#3.4 错误 ISR)
- [3.5 中断使能](#3.5 中断使能)
- [3.6 中断优缺点](#3.6 中断优缺点)
[四、DMA 模式](#四、DMA 模式)
- [4.1 CAN DMA 概述](#4.1 CAN DMA 概述)
- [4.2 DMA 接收(FDCAN)](#4.2 DMA 接收(FDCAN))
- [4.3 DMA 发送(FDCAN)](#4.3 DMA 发送(FDCAN))
- [4.4 DMA 完成](#4.4 DMA 完成)
- [4.5 DMA 优缺点](#4.5 DMA 优缺点)
- [4.6 何时用 DMA](#4.6 何时用 DMA)
五、发送邮箱队列
- [5.1 3 邮箱队列](#5.1 3 邮箱队列)
- [5.2 软件队列](#5.2 软件队列)
- [5.3 发送优先级](#5.3 发送优先级)
- [5.4 FDCAN TX FIFO](#5.4 FDCAN TX FIFO)
[六、接收 FIFO 处理](#六、接收 FIFO 处理)
- [6.1 FIFO 中断读取](#6.1 FIFO 中断读取)
- [6.2 FIFO 溢出处理](#6.2 FIFO 溢出处理)
- [6.3 FIFO 满中断](#6.3 FIFO 满中断)
- [6.4 FDCAN 水线中断](#6.4 FDCAN 水线中断)
[七、RTOS 集成](#七、RTOS 集成)
- [7.1 信号量 + 消息队列](#7.1 信号量 + 消息队列)
- [7.2 接收任务](#7.2 接收任务)
- [7.3 发送任务](#7.3 发送任务)
- [7.4 错误任务](#7.4 错误任务)
- [7.5 互斥](#7.5 互斥)
- [7.6 RTOS 集成要点](#7.6 RTOS 集成要点)
[八、关键问题 Q&A](#八、关键问题 Q&A)
- [Q1:CAN 三种传输模式怎么选?](#Q1:CAN 三种传输模式怎么选?)
- [Q2:3 发送邮箱不够怎么办?](#Q2:3 发送邮箱不够怎么办?)
- [Q3:接收 FIFO 溢出怎么处理?](#Q3:接收 FIFO 溢出怎么处理?)
- [Q4:CAN DMA 什么时候值得用?](#Q4:CAN DMA 什么时候值得用?)
- [Q5:RTOS 下 CAN 驱动怎么集成?](#Q5:RTOS 下 CAN 驱动怎么集成?)
- Q6:轮询模式有什么用?
九、实战案例
- [案例 1:中断模式接收丢帧](#案例 1:中断模式接收丢帧)
- [案例 2:3 邮箱满,发送阻塞](#案例 2:3 邮箱满,发送阻塞)
- [案例 3:CAN FD 64B DMA 配错](#案例 3:CAN FD 64B DMA 配错)
- [案例 4:总线关闭中断没处理](#案例 4:总线关闭中断没处理)
- [案例 5:多任务发送竞态](#案例 5:多任务发送竞态)
- [案例 6:FIFO 锁定模式丢关键帧](#案例 6:FIFO 锁定模式丢关键帧)
- [案例 7:中断优先级太低,响应慢](#案例 7:中断优先级太低,响应慢)
- [案例 8:DMA 发送缓冲对齐错](#案例 8:DMA 发送缓冲对齐错)
十、本篇小结与速查
- 核心要点
- 传输模式选型
- 中断使能速查
- [RTOS 集成清单](#RTOS 集成清单)
- 驱动分层
延伸阅读
参考资料

一、三种模式对比

模式	CPU 占用	实时性	复杂度	适用
轮询	高(死等)	差	低	初始化/调试
中断	低(事件驱动)	好	中	主流
DMA	极低	最好	高	CAN FD 大块

1.1 选型原则

轮询:调试/初始化,简单
中断:主流,事件驱动,CPU 解放
DMA:CAN FD 64B 大块,高吞吐

1.2 混合模式

实际驱动混合用:

发送:中断(小报文)/ DMA(大报文 FD)
接收:中断(低频)/ DMA(高频)
错误:中断(必)

二、轮询模式

2.1 轮询发送

c 复制代码

int can_send_pio(uint32_t id, uint8_t *data, uint8_t len) {
    uint32_t timeout = 10000;
    
    // 1. 找空邮箱
    uint8_t mbox;
    while (!(CAN->TSR & (CAN_TSR_TME0 | CAN_TSR_TME1 | CAN_TSR_TME2))) {
        if (--timeout == 0) return -ETIMEDOUT;  // 无空邮箱超时
    }
    mbox = (CAN->TSR & CAN_TSR_CODE) >> CAN_TSR_CODE_Pos;
    
    // 2. 写 ID
    CAN->sTxMailBox[mbox].TIR = (id << 21) | CAN_TI0R_TXRQ;  // 标准 ID + 请求发送
    
    // 3. 写数据
    CAN->sTxMailBox[mbox].TDLR = *(uint32_t*)&data[0];
    CAN->sTxMailBox[mbox].TDHR = *(uint32_t*)&data[4];
    
    // 4. 写长度(TDTR)
    CAN->sTxMailBox[mbox].TDTR = (CAN->sTxMailBox[mbox].TDTR & 0xFFFFFFF0) | len;
    
    // 5. 等发送完成
    timeout = 10000;
    while (!(CAN->TSR & (CAN_TSR_TXOK0 << (mbox * 8)))) {
        if (--timeout == 0) return -ETIMEDOUT;
    }
    
    return 0;
}

2.2 轮询接收

c 复制代码

int can_recv_pio(uint32_t *id, uint8_t *data, uint8_t *len) {
    // 1. 查 FIFO0 是否有消息
    if (!(CAN->RF0R & CAN_RF0R_FMP0)) return -EAGAIN;  // 空
    
    // 2. 读 ID
    *id = (CAN->sFIFOMailBox[0].RIR >> 21) & 0x7FF;  // 标准 ID
    
    // 3. 读数据
    *(uint32_t*)&data[0] = CAN->sFIFOMailBox[0].RDLR;
    *(uint32_t*)&data[4] = CAN->sFIFOMailBox[0].RDHR;
    
    // 4. 读长度
    *len = CAN->sFIFOMailBox[0].RDTR & 0x0F;
    
    // 5. 释放 FIFO
    CAN->RF0R |= CAN_RF0R_RFOM0;
    
    return 0;
}

2.3 轮询优缺点

优点:简单,无中断,调试方便
缺点:CPU 死等,实时性差,高频不行

三、中断模式

3.1 中断模式架构

复制代码

CAN 帧到达 → FIFO 挂起中断 → ISR 读帧 → 推消息队列 → 任务处理
发送请求 → 写邮箱 → 发送完成中断 → ISR 释放邮箱 → 信号量通知
错误 → 错误中断 → ISR 处理 → 通知应用

3.2 发送状态机

c 复制代码

typedef struct {
    uint8_t *tx_buf[3];     // 3 邮箱待发数据
    uint8_t tx_len[3];
    uint32_t tx_id[3];
    volatile uint8_t tx_busy; // 邮箱占用位图
} can_tx_t;

can_tx_t can_tx;

int can_send_irq(uint32_t id, uint8_t *data, uint8_t len) {
    // 找空邮箱
    uint8_t mbox = can_find_free_mbox();
    if (mbox >= 3) return -EBUSY;
    
    can_tx.tx_id[mbox] = id;
    can_tx.tx_len[mbox] = len;
    memcpy(can_tx.tx_buf[mbox], data, len);
    can_tx.tx_busy |= (1 << mbox);
    
    // 写邮箱 + 请求发送
    can_write_mbox(mbox, id, data, len);
    
    return 0;
}

void can_tx_isr(void) {
    uint8_t mbox = can_get_completed_mbox();  // TSR TXOK
    can_tx.tx_busy &= ~(1 << mbox);  // 释放邮箱
    
    // 通知应用发送完成
    xSemaphoreGiveFromISR(can_tx_sem, ...);
}

3.3 接收 ISR

c 复制代码

void can_rx0_isr(void) {  // FIFO0 接收中断
    while (CAN->RF0R & CAN_RF0R_FMP0) {  // FIFO 有消息
        can_msg_t msg;
        msg.id = (CAN->sFIFOMailBox[0].RIR >> 21) & 0x7FF;
        msg.len = CAN->sFIFOMailBox[0].RDTR & 0x0F;
        *(uint32_t*)&msg.data[0] = CAN->sFIFOMailBox[0].RDLR;
        *(uint32_t*)&msg.data[4] = CAN->sFIFOMailBox[0].RDHR;
        
        // 释放 FIFO
        CAN->RF0R |= CAN_RF0R_RFOM0;
        
        // 推消息队列
        xQueueSendFromISR(can_rx_queue, &msg, ...);
    }
}

3.4 错误 ISR

c 复制代码

void can_err_isr(void) {
    uint32_t esr = CAN->ESR;
    
    if (esr & CAN_ESR_BOFF) {
        // 总线关闭
        xTaskNotifyFromISR(can_task, CAN_EVENT_BUSOFF, ...);
    }
    if (esr & CAN_ESR_EPVF) {
        // 错误被动
        xTaskNotifyFromISR(can_task, CAN_EVENT_ERROR_PASSIVE, ...);
    }
    if (esr & CAN_ESR_EWGF) {
        // 错误警告
    }
    
    uint8_t lec = (esr >> 4) & 0x7;
    if (lec) {
        // 记录最后错误码
        log_error("CAN LEC=%d", lec);
    }
}

3.5 中断使能

c 复制代码

void can_enable_irq(void) {
    CAN->IER = CAN_IER_FMPIE0   // FIFO0 消息挂起
             | CAN_IER_TMEIE     // 发送邮箱空
             | CAN_IER_ERRIE     // 错误
             | CAN_IER_BOFIE     // 总线关闭
             | CAN_IER_EPVIE     // 错误被动
             | CAN_IER_EWGIE     // 错误警告
             | CAN_IER_LECIE;    // 最后错误码
    NVIC_EnableIRQ(USB_LP_CAN1_RX0_IRQn);
    NVIC_EnableIRQ(USB_LP_CAN1_TX_IRQn);
    NVIC_EnableIRQ(USB_LP_CAN1_SCE_IRQn);  // 错误
}

3.6 中断优缺点

优点:CPU 解放,实时性好,主流
缺点:中断频次高(CPU 上下文切换开销),高频要 DMA

四、DMA 模式

4.1 CAN DMA 概述

部分控制器支持 DMA(STM32 FDCAN 部分 / N300 M_CAN)
DMA 接收:CAN 帧进 FIFO → DMA 搬到内存缓冲
DMA 发送:内存缓冲 → DMA 搬到 TX Buffer → 触发发送
CAN FD 64B 大块,DMA 优势明显

4.2 DMA 接收(FDCAN)

c 复制代码

// FDCAN DMA 接收配置
void can_dma_rx_init(void) {
    // 配置 FDCAN DMA
    FDCAN->RXF0A = (uint32_t)rx_buf_addr;  // FIFO0 水线 DMA
    
    // DMA 通道配置
    DMA->CH[CAN_DMA_CH].MAR = (uint32_t)rx_buf;
    DMA->CH[CAN_DMA_CH].PAR = (uint32_t)&FDCAN->RXF0D;
    DMA->CH[CAN_DMA_CH].NDTR = RX_BUF_SIZE;
    DMA->CH[CAN_DMA_CH].CR = DMA_DIR_PERI2MEM  // 外设→内存
                           | DMA_MINC_ENABLE    // 内存自增
                           | DMA_PSIZE_WORD
                           | DMA_MSIZE_WORD;
    DMA->CH[CAN_DMA_CH].CR |= DMA_EN;
    
    // FDCAN DMA 使能
    FDCAN->TXBTIE = 0xFFFFFFFF;  // 发送缓冲中断
    FDCAN->IE |= FDCAN_IE_RF0NE; // FIFO0 新消息
}

4.3 DMA 发送(FDCAN)

c 复制代码

int can_send_dma(uint32_t id, uint8_t *data, uint8_t len) {
    // 1. 找空 TX Buffer
    uint8_t buf_idx = find_free_txbuf();
    if (buf_idx >= 32) return -EBUSY;
    
    // 2. DMA 搬数据到消息 RAM
    DMA->CH[TX_DMA_CH].MAR = (uint32_t)data;
    DMA->CH[TX_DMA_CH].PAR = (uint32_t)TXBUF_ADDR(buf_idx);
    DMA->CH[TX_DMA_CH].NDTR = len;
    DMA->CH[TX_DMA_CH].CR |= DMA_EN;
    
    // 3. 写 ID + 长度
    TXBUF->TIR[buf_idx] = (id << 18) | FDCAN_IDE;  // FD 扩展
    TXBUF->TDTR[buf_idx] = len;
    
    // 4. 请求发送
    FDCAN->TXBAR = (1 << buf_idx);
    
    return 0;
}

4.4 DMA 完成

c 复制代码

void can_dma_isr(void) {
    if (DMA->ISR & DMA_TCIF(CAN_DMA_CH)) {
        // DMA 接收完成(一批)
        xSemaphoreGiveFromISR(can_rx_sem, ...);
    }
}

4.5 DMA 优缺点

优点:CPU 极低,大块高效,适合 CAN FD 64B
缺点:复杂,不是所有控制器支持,小报文不值得

4.6 何时用 DMA

CAN FD 大块(64B/帧):DMA 高效
高频接收(总线负载高):DMA 减中断
小报文 + 低频:中断够,DMA 反而复杂

五、发送邮箱队列

5.1 3 邮箱队列

bxCAN 3 发送邮箱,可同时排 3 帧:

复制代码

应用层          邮箱层          总线
  │   帧1 ──→ 邮箱0 ──→ 发送
  │   帧2 ──→ 邮箱1 ──→ 等
  │   帧3 ──→ 邮箱2 ──→ 等
  │   帧4 ──→ 满,等或入软件队列

5.2 软件队列

3 邮箱不够,加软件队列:

c 复制代码

typedef struct {
    can_msg_t buf[CAN_TX_QUEUE_SIZE];
    uint16_t head, tail;
} can_tx_queue_t;

can_tx_queue_t tx_queue;

int can_tx_enqueue(can_msg_t *msg) {
    if (queue_full(&tx_queue)) return -ENOMEM;
    tx_queue.buf[tx_queue.tail] = *msg;
    tx_queue.tail = (tx_queue.tail + 1) % CAN_TX_QUEUE_SIZE;
    
    // 尝试立即发(有空邮箱)
    can_try_send();
    return 0;
}

void can_try_send(void) {
    while (!queue_empty(&tx_queue)) {
        uint8_t mbox = can_find_free_mbox();
        if (mbox >= 3) break;  // 无空邮箱,等中断
        
        can_msg_t msg = tx_queue.buf[tx_queue.head];
        tx_queue.head = (tx_queue.head + 1) % CAN_TX_QUEUE_SIZE;
        
        can_write_mbox(mbox, msg.id, msg.data, msg.len);
    }
}

void can_tx_isr(void) {
    // 邮箱空中断 → 尝试发队列下一帧
    can_try_send();
}

5.3 发送优先级

TXFP=0(ID 优先):硬件按 ID 小的先发(邮箱里的帧)
TXFP=1(请求顺序):先入邮箱的先发

5.4 FDCAN TX FIFO

FDCAN TX Buffer 可配 FIFO 模式
自动按入队顺序发,无需软件队列

六、接收 FIFO 处理

6.1 FIFO 中断读取

c 复制代码

void can_rx0_isr(void) {
    while (CAN->RF0R & CAN_RF0R_FMP0) {  // 读完所有挂起
        can_msg_t msg;
        // 读 ID/数据/长度(见 3.3)
        read_fifo0(&msg);
        CAN->RF0R |= CAN_RF0R_RFOM0;  // 释放
        
        xQueueSendFromISR(can_rx_queue, &msg, ...);
    }
}

6.2 FIFO 溢出处理

RFLM=0(覆盖):FIFO 满新帧覆盖,记溢出计数
RFLM=1(锁定):FIFO 满丢新帧,记丢失计数

c 复制代码

void can_rx0_isr(void) {
    if (CAN->RF0R & CAN_RF0R_FOVR0) {
        // FIFO 溢出
        can_rx_overrun_cnt++;
        CAN->RF0R |= CAN_RF0R_FOVR0;  // 清标志
        log_warning("CAN RX FIFO0 overrun");
    }
    // ... 读消息
}

6.3 FIFO 满中断

FIFO 满(3 级)触发中断,优先处理
防止溢出

6.4 FDCAN 水线中断

FDCAN 可配水线(如 FIFO 半满触发)
提前通知,减少溢出风险

七、RTOS 集成

7.1 信号量 + 消息队列

复制代码

ISR → 消息队列(can_rx_queue)→ 接收任务处理
ISR → 信号量(can_tx_sem)→ 发送任务继续发
ISR → 任务通知(can_task)→ 错误任务处理

7.2 接收任务

c 复制代码

void can_rx_task(void *arg) {
    can_msg_t msg;
    while (1) {
        if (xQueueReceive(can_rx_queue, &msg, portMAX_DELAY) == pdTRUE) {
            // 处理消息
            can_dispatch(&msg);
        }
    }
}

void can_dispatch(can_msg_t *msg) {
    switch (msg->id) {
        case 0x100: handle_engine_status(msg); break;
        case 0x200: handle_sensor_data(msg); break;
        case 0x7E8: handle_uds_response(msg); break;
        default: log_unknown(msg);
    }
}

7.3 发送任务

c 复制代码

void can_tx_task(void *arg) {
    can_msg_t msg;
    while (1) {
        // 等应用层发送请求
        xQueueReceive(can_tx_request, &msg, portMAX_DELAY);
        
        // 入软件队列
        can_tx_enqueue(&msg);
        
        // 等发送完成(信号量,可选)
        // xSemaphoreTake(can_tx_sem, 100);
    }
}

7.4 错误任务

c 复制代码

void can_error_task(void *arg) {
    uint32_t event;
    while (1) {
        xTaskNotifyWait(0, 0xFFFFFFFF, &event, portMAX_DELAY);
        
        if (event & CAN_EVENT_BUSOFF) {
            log_error("CAN Bus-Off, recovering...");
            // 等自动恢复 or 软件恢复
            // 恢复后重新同步应用状态
        }
        if (event & CAN_EVENT_ERROR_PASSIVE) {
            log_warning("CAN Error Passive");
            // 检查 TEC/REC,排查
        }
    }
}

7.5 互斥

多任务发送 CAN,用互斥锁保护软件队列:

c 复制代码

void can_send(can_msg_t *msg) {
    xSemaphoreTake(can_mutex, portMAX_DELAY);
    can_tx_enqueue(msg);
    xSemaphoreGive(can_mutex);
}

7.6 RTOS 集成要点

ISR 用 FromISR API(不阻塞)
消息队列缓冲(削峰)
信号量同步(发送完成)
任务通知(错误事件)
互斥锁(多任务共享)

八、关键问题 Q&A

Q1:CAN 三种传输模式怎么选?

轮询:调试/初始化,简单但 CPU 死等
中断:主流,事件驱动,CPU 解放,适合多数场景
DMA:CAN FD 64B 大块/高频接收,CPU 极低但复杂
实际混合:发送中断(小)/DMA(FD大块),接收中断(低频)/DMA(高频),错误中断

Q2:3 发送邮箱不够怎么办?

A :加软件队列。3 邮箱同时排 3 帧,满后入软件队列(环形缓冲)。邮箱空中断触发从队列取下一帧发。FDCAN 的 TX Buffer 可配 FIFO 模式(32 缓冲),自动按序发,无需软件队列。

Q3:接收 FIFO 溢出怎么处理?

A :两种模式:RFLM=0 覆盖 (满后新覆盖旧,留最新,适合实时数据)/ RFLM=1 锁定(满后丢新留旧,适合关键数据)。记溢出计数,排查:① CPU 处理慢(提高优先级);② 总线负载高(减负载);③ FIFO 深度不够(用 FDCAN 可配深度);④ 用 DMA。

Q4:CAN DMA 什么时候值得用?

A :CAN FD 64B 大块 + 高频接收。DMA 搬 64B 比 CPU 快,CPU 极低。小报文(8B)+ 低频,中断够,DMA 反而复杂(配置开销)。不是所有控制器支持 CAN DMA(查手册)。

Q5:RTOS 下 CAN 驱动怎么集成?

A :ISR + 消息队列 + 信号量 + 任务。ISR 读帧推消息队列(FromISR API),接收任务阻塞读队列处理;发送任务等请求入队列,邮箱空中断触发发;错误 ISR 用任务通知错误任务处理。多任务发送用互斥锁。ISR 绝不阻塞。

Q6:轮询模式有什么用?

A :调试和初始化。轮询简单(无中断),初始化阶段验证硬件(发一帧看回环)。调试时轮询查寄存器状态。生产环境用中断/DMA。轮询也用于极简场景(无 RTOS/无中断的裸机简单应用)。

九、实战案例

案例 1:中断模式接收丢帧

现象:CAN 中断接收,高频率丢帧。

分析:ISR 处理慢(中断里做太多),FIFO 溢出覆盖。

解决:ISR 只读帧推队列(最小化),处理放任务。提高 ISR 优先级。

案例 2:3 邮箱满,发送阻塞

现象:连续发 4 帧,第 4 帧阻塞。

分析:3 邮箱都在发,第 4 帧无邮箱。

解决:加软件队列(环形缓冲),邮箱空中断发队列下一帧。或用 FDCAN TX FIFO。

案例 3:CAN FD 64B DMA 配错

现象:CAN FD DMA 接收,数据错乱。

分析:DMA 数据宽度/地址对齐错(64B 要 8 字节对齐)。

解决:DMA 配 WORD(32bit),缓冲 8 字节对齐,NDTR 按 64B 算(16 个 word)。

案例 4:总线关闭中断没处理

现象:CAN 总线关闭,应用无响应。

分析:错误中断没使能,或没处理 BOFF。

解决:使能 BOFIE,ISR 通知错误任务,进安全状态等恢复。

案例 5:多任务发送竞态

现象:两个任务同时发 CAN,数据错乱。

分析:软件队列没保护,竞态。

解决:互斥锁保护发送队列(can_mutex)。

案例 6:FIFO 锁定模式丢关键帧

现象:RFLM=1 锁定,FIFO 满后新帧丢(关键报文)。

分析:锁定模式留旧丢新,高频时新关键帧丢。

解决:提高处理速度(中断/DMA),或 RFLM=0 覆盖(看应用),或加深 FIFO(FDCAN)。

案例 7:中断优先级太低,响应慢

现象:CAN 接收中断响应慢,FIFO 偶发溢出。

分析:CAN 中断优先级低于其他中断,被抢占。

解决:CAN 接收中断优先级调高(NVIC),关键实时场景最高。

案例 8:DMA 发送缓冲对齐错

现象:CAN DMA 发送,偶发数据错。

分析:DMA 内存地址没对齐(Cache line/字对齐),DMA 搬错。

解决 :缓冲 attribute((aligned(32))),发前 flush cache(如需)。

十、本篇小结与速查

核心要点

三种模式:轮询(调试)/ 中断(主流)/ DMA(FD大块)
轮询:死等标志,简单但 CPU 占用高
中断:ISR 读帧推队列,发送邮箱空中断,错误中断,主流
DMA:CAN FD 64B 大块/高频,不是所有控制器支持
发送邮箱:3 个(bxCAN)/ 32 TX Buffer(FDCAN),加软件队列
发送优先级:TXFP=0 ID 优先 / TXFP=1 请求顺序
接收 FIFO:2×3 级(bxCAN),RFLM 覆盖/锁定
FIFO 溢出:计数 + 排查(CPU慢/负载高/深度不够)
RTOS:ISR + 消息队列 + 信号量 + 任务通知 + 互斥锁
ISR 最小化(只读推队列),处理放任务
FDCAN:TX Buffer 可配 FIFO,接收水线中断,消息 RAM

传输模式选型

场景	模式
调试/初始化	轮询
低频小报文	中断
高频接收	中断 + 队列或 DMA
CAN FD 64B	DMA
错误处理	中断(必)

中断使能速查

中断	位	用途
FIFO0 挂起	FMPIE0	接收
发送邮箱空	TMEIE	发送完成
错误	ERRIE	错误总
总线关闭	BOFIE	Bus-Off
错误被动	EPVIE	进/出被动
错误警告	EWGIE	警告
最后错误码	LECIE	错误类型
FIFO0 满	FFIE0	FIFO 满
FIFO0 溢出	FOVIE0	丢帧

RTOS 集成清单

驱动分层

复制代码

应用层(业务)
    ↓ can_send/can_recv API
驱动层(队列/邮箱/中断)
    ↓ 寄存器
硬件层(CAN 控制器)

参考资料

STM32 RM0090(bxCAN 中断/DMA)
STM32 RM0433(FDCAN DMA)
Bosch M_CAN User Manual(TX Buffer/FIFO)
FreeRTOS(CAN 驱动集成)

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CAN 技术系列 09 · CAN 传输模式:轮询 / 中断 / DMA

目录

一、三种模式对比

1.1 选型原则

1.2 混合模式

二、轮询模式

2.1 轮询发送

2.2 轮询接收

2.3 轮询优缺点

三、中断模式

3.1 中断模式架构

3.2 发送状态机

3.3 接收 ISR

3.4 错误 ISR

3.5 中断使能

3.6 中断优缺点

四、DMA 模式

4.1 CAN DMA 概述

4.2 DMA 接收(FDCAN)

4.3 DMA 发送(FDCAN)

4.4 DMA 完成

4.5 DMA 优缺点

4.6 何时用 DMA

五、发送邮箱队列

5.1 3 邮箱队列

5.2 软件队列

5.3 发送优先级

5.4 FDCAN TX FIFO

六、接收 FIFO 处理

6.1 FIFO 中断读取

6.2 FIFO 溢出处理

6.3 FIFO 满中断

6.4 FDCAN 水线中断

七、RTOS 集成

7.1 信号量 + 消息队列

7.2 接收任务

7.3 发送任务

7.4 错误任务

7.5 互斥

7.6 RTOS 集成要点

八、关键问题 Q&A

Q1:CAN 三种传输模式怎么选?

Q2:3 发送邮箱不够怎么办?

Q3:接收 FIFO 溢出怎么处理?

Q4:CAN DMA 什么时候值得用?

Q5:RTOS 下 CAN 驱动怎么集成?

Q6:轮询模式有什么用?

九、实战案例

案例 1:中断模式接收丢帧

案例 2:3 邮箱满,发送阻塞

案例 3:CAN FD 64B DMA 配错

案例 4:总线关闭中断没处理

案例 5:多任务发送竞态

案例 6:FIFO 锁定模式丢关键帧

案例 7:中断优先级太低,响应慢

案例 8:DMA 发送缓冲对齐错

十、本篇小结与速查

核心要点

传输模式选型

中断使能速查

RTOS 集成清单

驱动分层

延伸阅读

参考资料