CAN通信工作原理个人心得

can总线结构示意图：

说明： 1：can收发器(示意图中的单元)根据两总线can_h和can_l的电位差来判断总线电平；

            2：实际中can_h与can_l由双绞线组成；

            3：数据传递终端的电阻器，是为了避免数据传输反射回来，使数据遭到破坏；

            4：电阻阻值为120ω；

            5：can通信实际上为单元之间的数据传输

 

 

can通信单元的组成：

    每个通信单元软件部分由数据帧、遥控帧、错误帧、过载帧、帧间隔组成；但不是上述5种帧都包含，具体看软件怎样编写

1 数据帧的发送

  1) 数据帧的组成(遥控帧与数据帧的组成类似，只是不包含数据帧的数据段)

  

    2)stm32软件编写发送数据帧及解释(遥控帧与数据帧的组成类似，只是不包含数据帧的数据段)

     u8 can_send_msg(u8* msg,u8 len)

    { 

      u8 mbox;
      u16 i=0;
      cantxmsg txmessage;             //结构体的具体元素可查找stm32数据库手册
      txmessage.stdid=0x12;           //报文的11位标准标识符，范围0x000~0x7ff                                                                                    (设置数据帧的仲裁段的标准表示符)
      //txmessage.extid=0x12;         //报文的29位扩展标识符，范围0x00000000~0x1fffffff,由于ide选择为0，此元素可以不设置    (设置数据帧的仲裁段的扩展标识符)
      txmessage.ide=0;                   // ide    0：选择使用标准标识符    1：选择使用扩展标识符                                                              (设置数据帧的仲裁段的选择)
      txmessage.rtr=0;                 // rtr   0：选择发送数据帧   1：选择发送遥控帧                                                                              (设置数据帧的控制段)
      txmessage.dlc=len;              //dlc的大小为发送数据的长度，len最大为8，因为一个报文包含0~8个字节数据                              (设置数据帧的控制段)
      for(i=0;i<len;i++)
      txmessage.data[i]=msg[i];     // 给数据帧的数据赋值
      mbox= can_transmit(can1, &txmessage);
      i=0;
      while((can_transmitstatus(can1, mbox)==can_txstatus_failed)&&(i<0xfff))  //检测数据的发送状态。如果失败，等到i加到0xfff退出循环，并返回"1"；成功则返回"0".

         i++; 
      if(i>=0xfff)

        return 1;
      return 0;
    }

2 过滤器

  在can协议里，报文的标识符不代表节点的地址，而是跟报文的内容相关的。因此，发送者以广播的形式把报文发送给所有接受者。节点在接收报文时，根据标识符的值，决定软件

是否需要该报文；如果需要，就拷贝到sram里；如果不需要，报文就被丢弃且无需软件的干预。

     比如示意图中：  单元1要发送报文，它会将报文发送给单元2、单元3、单元4、单元5，而单元2、单元3、单元4、单元5会根据标识符的值，决定是否接收改报文。

  为了知道哪些报文需要接收，哪些需要放弃，所以在此过程中，引入过滤器。通过过滤器来接收需要的报文。

  

  1 几个重要概念

    1) 过滤器组

      stm32总共提供14个过滤器组来处理can接收过滤问题，每个过滤器组包含两个32位寄存器，即can_fir0和can_fir1组成(i=0~13)，在设置为屏蔽位模式下，其中一个作为标

识符寄存器，另一个作为屏蔽码寄存器。过滤器组中的每个过滤器，编号(叫做过滤器号)从0开始，到某个最大数值（这时最大值并非13，而是取决于14个过滤器组的模式和位宽的设

置，当全部配置为位宽为16，且为标识符列表模式时，最大编号为14*4-1=55）。

f0r1

f0r2

f1r1

f1r2

f2r1

f2r2

f3r1

f3r2

f4r1

f4r2

f5r1

f5r2

f6r1

f6r2

f7r1

f7r2

f8r1

f8r2

f9r1

f9r2

f10r1

f10r2

f11r1

f11r2

f12r1

f12r2

f13r1

f13r2

  2 过滤器过滤模式

    过滤器过滤模式有屏蔽位模式和过滤器列表模式

    1)屏蔽位模式

    为了过滤出一组标识符，应该设置过滤器组工作在屏蔽位模式；

    在屏蔽位模式下，标识符寄存器和屏蔽寄存器一起，指定报文标识符的任何一位，应该按照“必须匹配”或“不用关心”处理。

    2)过滤器列表模式

    为了过滤出一个标识符，应该设置过滤器组工作在标识符列表模式；

    在标识符列表模式下，屏蔽寄存器也被当作标识符寄存器用。因此，不是采用一个标识符加一个屏蔽位的方式，而是使用2个标识符寄存器。接收报文标识符的每一位都必须跟过滤

器标识符相同。

    3)过滤器的位宽

    每个过滤器组的位宽都可以独立配置，以满足应用程序的不同需求。根据位宽的不同，每个过滤器组可提供：

      • 1个32位过滤器，包括：stdid[10:0]、extid[17:0]、ide和rtr位

      • 2个16位过滤器，包括：stdid[10:0]、ide、rtr和extid[17:15]位

    4)过滤器组的位宽模式和位宽设置

    看手册

    5)过滤器匹配序号及优先规则

    看手册

  2 can id的分析

    1) can id分析

    标准标识符：id28~id18

    扩展标识符： id28~d18 加上 id17~d0

        eg1:有标准标识符为：

        0x6d1 (b 110 1101 0001) 占用id的id28~id18，共11位

        eg2:有扩展标识符为：

        0x1efedfea (b 1 1110 1111 1110 1101 1111 1110 1010)  其中红色部分为基本标识符 粉色部分为扩展标识符

    2)位宽为32位的屏蔽模式分析

    

 

    如上图所示：此种模式下，过滤器包含一个32位的标识符寄存器和一个32位的屏蔽寄存器，灰色部分显示的是与can id各位定位的映射关系。由图可以看出映像关系恰好等于扩展

can id左移3位再加上ide、rtr及一个显性电平得到。

    所以如何将can id所表示的各部分如何针对过滤器寄存器各部分对号入座，其主要是掌握其核心思想即可：1:在各种过滤器模式下，can id与寄存器相应位置一定要匹配；2：在

屏蔽方式下，屏蔽寄存器某位为1表示接收到的can id对应的位必须对验证码寄存器对应的位相同。

    eg：下面以代码例子，假设我们要接收多个id：0x6d1 , 1efedfea, 前面为标准标识符，后面为扩展标识符，要同时能接收这两个标识符的情况来配置过滤器

u16 std_id =0x6d1;
u32 ext_id =0x1efedfea;
u32 mask =0;

can_filterinittypedef can_filterinitstructure;                                    //定义一个结构体变量
can_filterinitstructure.can_filternumber=0;                                     //设置过滤器组0
can_filterinitstructure.can_filtermode=can_filtermode_idmask;  //设置过滤器组0为屏蔽模式
can_filterinitstructure.can_filterscale=can_filterscale_32bit;      //设置过滤器组0位宽为32位

/**************************************************************************************************************************************

标识符寄存器的设置，ext_id<<3对齐，再>>16取高16位

***************************************************************************************************************************************/

can_filterinitstructure.can_filteridhigh=（(ext_id<<3) >>16) & 0xffff;  //设置标识符寄存器高字节。

can_filterinitstructure.can_filteridlow=(u16)(ext_id<<3) | can_id_ext; //设置标识符寄存器低字节

/***********************************************************************************************************************************

这里也可以这样设置，设置标识符寄存器高字节.这里为什么是左移5位呢？从上图可以看出，can_filteridhigh包含的是std[0~10]和exid[13~17],标准can id本身是不包

含扩展id数据，因此为了要将标准can id放入此寄存器，标准can id首先应左移5位后才能对齐。设置标识符寄存器低字节,这里也可以设置为can_id_std

can_filterinitstructure.can_filteridhigh=std_id<<5;  

can_filterinitstructure.can_filteridlow=0 | can_id_ext;
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/*************************************************************************************************************************

屏蔽寄存器的设置这里的思路是先将标准can id和扩展can id对应的id值先异或后取反，为什么？异或是为了找出两个can id有哪些位是相同的，是相同的位则说明需

要关心，需要关心的位对应的屏蔽码位应该设置为1，因此需要取反一下。最后再整体左移3位。

****************************************************************************************************************************/

mask =(std_id<<18);                                            //这里为什么左移18位？因为在标准can id占id18~id28，为了与can_filteridhigh对齐，应左移2位，接着为了与扩展

can对应，还应该再左移16位，因此，总共应左移2+16＝18位。也可以用另一个方式来理解：直接看mapping的内容，发现stdid相对exid[0]偏移了18位,因此左移18位.

mask ^=ext_id;                                                    //将对齐后的标准can与扩展can异或后取反
mask =~mask;
mask <<=3;                                                           //再整体左移3位
mask |=0x02;                                                        //只接收数据帧，不接收远程帧
can_filterinitstructure.can_filtermaskidhigh=(mask>>16)&0xffff;                              //设置屏蔽寄存器高字节
can_filterinitstructure.can_filtermaskidlow=mask&0xffff;                                         //设置屏蔽寄存器低字节

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can_filterinitstructure.can_filterfifoassignment=can_fifo0;  //此过滤器组关联到接收fifo0
can_filterinitstructure.can_filteractivation=enable; //激活此过滤器组
can_filterinit(&can_filterinitstructure); //设置过滤器

  3)位宽为32位的标识符列表模式

  

 

  

u16 std_id =0x6d1;
u32 ext_id =0x1efedfea;

can_filterinittypedef can_filterinitstructure;
can_filterinitstructure.can_filternumber=0;     //设置过滤器组0，范围为0~13
can_filterinitstructure.can_filtermode=can_filtermode_idlist;  //设置过滤器组0为标识符列表模式
can_filterinitstructure.can_filterscale=can_filterscale_32bit; //设置过滤器组0位宽为32位

//设置屏蔽寄存器，这里当标识符寄存器用
can_filterinitstructure.can_filteridhigh=std_id<<5) ;  //为什么左移5位？与上面相同道理，这里不再重复解释
can_filterinitstructure.can_filteridlow=0|can_id_std; //设置标识符寄存器低字节,can_filteridlow的id位可以随意设置，在此模式下不会有效。

//设置标识符寄存器
can_filterinitstructure.can_filtermaskidhigh=((ext_id<<3)>>16) & 0xffff; //设置屏蔽寄存器高字节
can_filterinitstructure.can_filtermaskidlow=((ext_id<<3)& 0xffff) | can_id_ext;   //设置屏蔽寄存器低字节

can_filterinitstructure.can_filterfifoassignment=can_fifo0;  //此过滤器组关联到接收fifo0
can_filterinitstructure.can_filteractivation=enable; //激活此过滤器组
can_filterinit(&can_filterinitstructure); //设置过滤器

  4)16位位宽屏蔽模式

  

 

  5)16位位宽列表模式