STM32 CAN使用记录：bxCAN基础通讯

2023-09-14 20:15:00

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目的

CAN是非常常用的一种数据总线，被广泛用在各种车辆系统中。这篇文章将对STM32中CAN的使用做个示例。

CAN的一些基础介绍可以参考下面文章：
《CAN基础概念》https://blog.csdn.net/Naisu_kun/article/details/132814079

本文使用STM32F407作为主控芯片，CAN电路设计如下：
在这里插入图片描述

本文使用使用STM32CubeIDE进行开发。

关键配置与代码

轮询方式

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

除了默认生成的代码只需在 main.c 中手动添加一些代码即可：

int main(void)
{
  HAL_Init();
  SystemClock_Config();
  MX_GPIO_Init();
  MX_CAN1_Init();

  /**************** 以下为过滤器设置 ****************/
  CAN_FilterTypeDef  sFilterConfig;

  sFilterConfig.FilterMode = CAN_FILTERMODE_IDMASK; // 使用MASK模式
  sFilterConfig.FilterScale = CAN_FILTERSCALE_32BIT; // 过滤器使用32bit模式
  sFilterConfig.FilterIdHigh = 0x0000;
  sFilterConfig.FilterIdLow = 0x0000;
  sFilterConfig.FilterMaskIdHigh = 0x0000;
  sFilterConfig.FilterMaskIdLow = 0x0000;
  sFilterConfig.FilterFIFOAssignment = CAN_RX_FIFO0; // 经过过滤的数据放到FIFO0
  sFilterConfig.FilterBank = 0; // 使用第0组过滤器
  sFilterConfig.SlaveStartFilterBank = 14; // 从CAN过滤器其实地址
  sFilterConfig.FilterActivation = ENABLE; // 使能过滤器

  if(HAL_CAN_ConfigFilter(&hcan1, &sFilterConfig) != HAL_OK)
  {
    // 过滤器设置失败
  }

  /**************** 以下为启动CAN外设 ****************/
  HAL_CAN_Start(&hcan1); // 启动CAN

  while (1)
  {

	/**************** 以下为接收消息并回发处理 ****************/
	if(HAL_CAN_GetRxFifoFillLevel(&hcan1, CAN_RX_FIFO0) != 0) // 接收队列不为0，有数据可读
	{
		CAN_RxHeaderTypeDef   RxHeader; // 用来保存接收到的数据帧头部信息
		uint8_t               RxData[8]; // 用来保存接收数据端数据

		if(HAL_CAN_GetRxMessage(&hcan1, CAN_RX_FIFO0, &RxHeader, RxData) == HAL_OK) // 从接收队列中读取数据帧
		{
			CAN_TxHeaderTypeDef   TxHeader; // 用来保存发送数据帧头部信息
			uint8_t               TxData[8]; // 用来保存发送数据帧数据
			uint32_t              TxMailbox; // 用来保存发送数据帧所使用的邮箱号

			if(RxHeader.IDE == CAN_ID_STD) // 标准数据帧
			{
				TxHeader.StdId = RxHeader.StdId; // 标准帧ID
			}
			if(RxHeader.IDE == CAN_ID_EXT) // 扩展数据帧
			{
				TxHeader.ExtId = RxHeader.ExtId; // 扩展帧ID
			}
			TxHeader.IDE = RxHeader.IDE; // ID类型

			TxHeader.RTR = RxHeader.RTR; // CAN_RTR_DATA 数据帧；CAN_RTR_REMOTE 远程帧

			TxHeader.DLC = RxHeader.DLC; // 数据段字节数

			for(int i=0; i<TxHeader.DLC; i++)
			{
				TxData[i] = RxData[i];
			}

			while(HAL_CAN_GetTxMailboxesFreeLevel(&hcan1) == 0); // 等待有发送邮箱可用

			HAL_CAN_AddTxMessage(&hcan1, &TxHeader, TxData, &TxMailbox); // 发送数据帧
		}
	}
  }
}

上面代码中的过滤器是接收数据才需要的。过滤器可以使只有ID匹配上的报文才接收到接收FIFO中。

过滤器最常使用MASK模式，该模式下与 FilterMaskId 为 1 的bit位对应的 FilterId bit位的值必须完全匹配，比如下面示例：

  • FilterId = 0x00000233 FilterMaskId = 0xFFFFFFFF 只接收ID为 0x00000233 的报文；
  • FilterId = 0x00000233 FilterMaskId = 0xFFFFFF00 可以接收ID为 0x000002XX 的报文（X可以为任意值）；
  • FilterId = 0x00000000 FilterMaskId = 0x00000000 可以接收ID为 0xXXXXXXXX 的报文（X可以为任意值）；

需要注意的是就算不想过滤任何报文也需要设置过滤器，因为需要通过过滤器来指定接收的报文存放到哪个FIFO中。

中断方式

中断方式基础配置与上面相同，唯一的变化是使能相关中断：
在这里插入图片描述
（下面代码中实际只用到RX0中断）

除了默认生成的代码只需在 main.c 中手动添加一些代码即可：

#include "main.h"

CAN_HandleTypeDef hcan1;

void SystemClock_Config(void);
static void MX_GPIO_Init(void);
static void MX_CAN1_Init(void);

/**************** 以下为重写中断回调函数 ****************/
// 注意下面的一些回调函数其实是在HAL库中已经若定义好的，我们只需要在保持函数类型不变的情况下重写实现其实际功能

// Fifo0收到消息回调
void HAL_CAN_RxFifo0MsgPendingCallback(CAN_HandleTypeDef *hcan)
{
	if(hcan->Instance == CAN1) // 如果是来自CAN1的数据
	{
		CAN_RxHeaderTypeDef   RxHeader; // 用来保存接收到的数据帧头部信息
		uint8_t               RxData[8]; // 用来保存接收数据端数据

		if(HAL_CAN_GetRxMessage(&hcan1, CAN_RX_FIFO0, &RxHeader, RxData) == HAL_OK) // 从接收队列中读取数据帧
		{
			CAN_TxHeaderTypeDef   TxHeader; // 用来保存发送数据帧头部信息
			uint8_t               TxData[8]; // 用来保存发送数据帧数据
			uint32_t              TxMailbox; // 用来保存发送数据帧所使用的邮箱号

			if(RxHeader.IDE == CAN_ID_STD) // 标准数据帧
			{
				TxHeader.StdId = RxHeader.StdId; // 标准帧ID
			}
			if(RxHeader.IDE == CAN_ID_EXT) // 扩展数据帧
			{
				TxHeader.ExtId = RxHeader.ExtId; // 扩展帧ID
			}
			TxHeader.IDE = RxHeader.IDE; // ID类型

			TxHeader.RTR = RxHeader.RTR; // CAN_RTR_DATA 数据帧；CAN_RTR_REMOTE 远程帧

			TxHeader.DLC = RxHeader.DLC; // 数据段字节数

			for(int i=0; i<TxHeader.DLC; i++)
			{
				TxData[i] = RxData[i];
			}

			while(HAL_CAN_GetTxMailboxesFreeLevel(&hcan1) == 0); // 等待有发送邮箱可用

			HAL_CAN_AddTxMessage(&hcan1, &TxHeader, TxData, &TxMailbox); // 发送数据帧
		}
	}

}

// void HAL_CAN_RxFifo0FullCallback(CAN_HandleTypeDef *hcan) { } // Fifo0队满回调

// void HAL_CAN_TxMailbox0AbortCallback(CAN_HandleTypeDef *hcan) { } // TxMailbox0取消传输回调
// void HAL_CAN_TxMailbox0CompleteCallback(CAN_HandleTypeDef *hcan) { } // TxMailbox0传输完成回调
// void HAL_CAN_TxMailbox1AbortCallback(CAN_HandleTypeDef *hcan) { } // TxMailbox1取消传输回调
// void HAL_CAN_TxMailbox1CompleteCallback(CAN_HandleTypeDef *hcan) { } // TxMailbox1传输完成回调
// void HAL_CAN_TxMailbox2AbortCallback(CAN_HandleTypeDef *hcan) { } // TxMailbox2取消传输回调
// void HAL_CAN_TxMailbox2CompleteCallback(CAN_HandleTypeDef *hcan) { } // TxMailbox2传输完成回调

int main(void)
{
  HAL_Init();
  SystemClock_Config();
  MX_GPIO_Init();
  MX_CAN1_Init();

  /**************** 以下为过滤器设置 ****************/
  CAN_FilterTypeDef  sFilterConfig;

  sFilterConfig.FilterMode = CAN_FILTERMODE_IDMASK; // 使用MASK模式
  sFilterConfig.FilterScale = CAN_FILTERSCALE_32BIT; // 过滤器使用32bit模式
  sFilterConfig.FilterIdHigh = 0x0000;
  sFilterConfig.FilterIdLow = 0x0000;
  sFilterConfig.FilterMaskIdHigh = 0x0000;
  sFilterConfig.FilterMaskIdLow = 0x0000;
  sFilterConfig.FilterFIFOAssignment = CAN_RX_FIFO0; // 经过过滤的数据放到FIFO0
  sFilterConfig.FilterBank = 0; // 使用第0组过滤器
  sFilterConfig.SlaveStartFilterBank = 14; // 从CAN过滤器其实地址
  sFilterConfig.FilterActivation = ENABLE; // 使能过滤器

  if(HAL_CAN_ConfigFilter(&hcan1, &sFilterConfig) != HAL_OK)
  {
    // 过滤器设置失败
  }

  /**************** 以下为启动中断 ****************/
  HAL_CAN_ActivateNotification(&hcan1, CAN_IT_RX_FIFO0_MSG_PENDING); // 使能FIFO0数据接收中断

  /**************** 以下为启动CAN外设 ****************/
  HAL_CAN_Start(&hcan1); // 启动CAN

  while (1)
  {
  }
}

收发测试

本示例演示结果可以通过各种CAN工具配合上位机软件进行测试：
在这里插入图片描述

示例链接

仓库地址： https://github.com/NaisuXu/STM32_MCU_Examples

本文中的示例位于仓库中 CAN_RxTxPoll_F407 和 CAN_RxTxIT_F407 。

总结

STM32中使用CAN非常方便，进行配置生成代码后只需要设置过滤器，然后就可以收发数据了。

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