stm32关于can线的双机通信实验 |
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学习目标:
can实现stm32双机通信
学习内容:
can是一种异步通信,具有CAN—HIGH和CAN—LOW两条信号线,其差分输出的信号模式,提高了其传递的抗干扰性能。
闭环网络也是高速网络,有效的传递距离为40m。 开环网络也是低速网络,有效距离可达1km。 一个can通信节点包含两大部分,分别是CAN控制器和CAN收发器。 CAN控制器: 实现协议底层以及数据链路层,生成CAN帧,填充,校验,应答,执行冲突处理等诸多的任务。 CAN收发器: 更功能性的说法为驱动器,将二进制码流转化为差分信号输出。 CAN通信的显性和隐形,还有逻辑电平的1和0很容易混淆,可以这样理解,CAN是通过CAN-HIGH和CAH-LOW的电压差来实现逻辑转换的,二者都为2.5v时,电压差是0,称之为隐性,对应为逻辑1. HIGH3.5v,LOW为1.5v,压差是2,称之为显性,对应逻辑0. CAN是半双工异步通信方式, can的协议层 can的位时序和同步: 位时序的组成:包含4段,ss, pts,pbs1,pbs2,将这四段加一起就是一个can数据位的长度。分解后的最小时间单位是tq,一个完整的位由8到25个Tq组成。 ss:同步段,用于使得总线上的各个节点同步,要求有一个跳边沿在此段内,长度为1Tq. pts:传播时间段,用于补偿网络内的物理延迟,1到8tq。 pbs1:相位缓冲段,补偿变压阶段的误差。 pbs2:相位缓冲 补偿边沿阶段的误差。 通讯的波特率: 只要约定好,1Tq的时间长度和每一个数据位占据的tq的数量,就可以确定波特率。 假设1tq=1us,一个数据位19个tq,传输一位数据19us,每秒传输的数据位的个数就是:10的六次/19=52631.6(bps) CAN同步机制: 硬同步与软同步两种的同步机制。 CAN报文机制: 由于can是通过HIGH和LOW的电压差来进行信号传递(差分信号),因而一次只能传递一个信号(决定了其半双工的特性)。 CAN的报文格式: 五种帧的类型:数据帧,遥控帧,错误帧,过载帧,间隔帧 数据帧的结构: 帧起始: 英文为SOF段,标准帧和拓展帧都通过显性电平来表示帧起始,用于通知各节点将有数据传输,其他节点通过起始信号进行硬同步。 仲裁段: 表示优先级的段,主要内容是本数据帧的ID信息,标准格式的ID是11位,拓展格式的ID是29位。can通信没有主从之分,靠着ID的优先级调节总线的分配任务。同时竞争时,首先出现隐形电平则失去总线占有权,进入接收模式。 主要的寄存器:(CAN_MCR) DBF(调试冻结) stm32 中具有can控制器,但仍然需要can驱动器如下:
可以使用stm32cube工具来加速外设模块的初始化设计,下面将就其结构体进行简要的分析: typedef struct{ CAN_TypeDef *Instance; CAN_InitTypeDef Init; CanTxMsgTypeDef* pTxMsg; CanRxMsgTypeDef* pRxMsg; HAL_LockTypeDef* Lock; __IO HAL_CAN_StateTypeDef State; __IO uint32_t ErrorCode; }CAN_HandleTypeDef; 第一个成员是寄存器的基地址,第二个是CAN初始化的结构体变量,第三个成员变量pTxMsg和第四个成员变量pRxMsg是接收和发送的结构体指针,在初始化时候要制定其指向。 CAN过滤器的配置 typedef struct { uint32_t FilterldHigh; uint32_t FilterldLow; uint32_t FilterMaskldHigh; uint32_t FilterMaskldLow; uint32_t FilterFIFOAsignment; uint32_t FilterNumber; uint32_t FilterMode; uint32_t FilterScale; uint32_t FilterActivetion; uint32_t BankNumber; }CAN_FilterConfTypeDef; typedef struct{ uint32_t Stdld; uint32_t Extld; uint32_t IDE; uint32_t RTR; uint32_t DLC; uint8_t Data[8]; }CanTxMsgTypeDef; typedef struct{ uint32_t Stdld; uint32_t Extld; uint32_t IDE; uint32_t RTR; uint32_t DLC; uint8_t Data[8]; uint32_t FMI; uint32_t FIFONumber; }CanRxMsgTypeDef; 以上都是背景知识,具体该如何实现,以stm32F4双机通信为例,一个开发板负责CAN发送,一个开发板负责CAN接收。 CAN发送:can.c CAN_HandleTypeDef hcan1; CAN_TxHeaderTypeDef TxHeader; CAN_RxHeaderTypeDef RxHeader; uint8_t TxData[8]; uint8_t RxData[8]; uint32_t TxMailbox; /* CAN1 init function */ void MX_CAN1_Init(void) { CAN_FilterTypeDef sFilterConfig; hcan1.Instance = CAN1; hcan1.Init.Prescaler = 3;/* BTR-BRP 波特率分频器 定义了时间单元的时间长度 42/(1+6+7)/3=1Mbps */ hcan1.Init.Mode = CAN_MODE_NORMAL;/* 正常工作模式 */ hcan1.Init.SyncJumpWidth = CAN_SJW_1TQ; /* BTR-SJW 重新同步跳跃宽度 1个时间单元 */ hcan1.Init.TimeSeg1 = CAN_BS1_6TQ;/* BTR-TS1 时间段1 占用了6个时间单元 */ hcan1.Init.TimeSeg2 = CAN_BS2_7TQ; /* BTR-TS1 时间段2 占用了7个时间单元 */ hcan1.Init.TimeTriggeredMode = DISABLE; /* MCR-TTCM 关闭时间触发通信模式使能 */ hcan1.Init.AutoBusOff = ENABLE; /* MCR-ABOM 自动离线管理 */ hcan1.Init.AutoWakeUp = ENABLE; /* MCR-AWUM 使用自动唤醒模式 */ hcan1.Init.AutoRetransmission = DISABLE; /* MCR-NART 禁止报文自动重传 DISABLE-自动重传 */ hcan1.Init.ReceiveFifoLocked = DISABLE; /* MCR-RFLM 接收FIFO 锁定模式 DISABLE-溢出时新报文会覆盖原有报文 */ hcan1.Init.TransmitFifoPriority = DISABLE; /* MCR-TXFP 发送FIFO优先级 DISABLE-优先级取决于报文标示符 */ if (HAL_CAN_Init(&hcan1) != HAL_OK) { Error_Handler(); } /*过滤器初始化*/ sFilterConfig.FilterBank = 0;/*过滤器组0*/ sFilterConfig .FilterMode = CAN_FILTERMODE_IDMASK ;/*工作在标识符屏蔽位模式*/ sFilterConfig .FilterScale = CAN_FILTERSCALE_32BIT ; /*过滤器位宽为32位*/ /* 使能报文标示符过滤器按照标示符的内容进行比对过滤,扩展ID不是如下的就抛弃掉,是的话,会存入FIFO0。 */ sFilterConfig .FilterIdHigh =(((uint32_t)0x131416; /* 要过滤的ID高位 */ sFilterConfig .FilterIdLow = (((uint32_t)0x1314 CAN1_RX PB9 ------> CAN1_TX */ GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_9; GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP; GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL; GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH; GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF9_CAN1; HAL_GPIO_Init(GPIOI, &GPIO_InitStruct); GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_9; GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP; GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL; GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH; GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF9_CAN1; HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct); /* USER CODE BEGIN CAN1_MspInit 1 */ /*初始化中断优先级*/ HAL_NVIC_SetPriority (CAN1_RX0_IRQn,0,0 ); HAL_NVIC_EnableIRQ (CAN1_RX0_IRQn ); /* USER CODE END CAN1_MspInit 1 */ } } void HAL_CAN_MspDeInit(CAN_HandleTypeDef* canHandle) { if(canHandle->Instance==CAN1) { /* USER CODE BEGIN CAN1_MspDeInit 0 */ /* USER CODE END CAN1_MspDeInit 0 */ /* Peripheral clock disable */ __HAL_RCC_CAN1_CLK_DISABLE(); /**CAN1 GPIO Configuration PI9 ------> CAN1_RX PB9 ------> CAN1_TX */ HAL_GPIO_DeInit(GPIOI, GPIO_PIN_9); HAL_GPIO_DeInit(GPIOB, GPIO_PIN_9); /* USER CODE BEGIN CAN1_MspDeInit 1 */ /* USER CODE END CAN1_MspDeInit 1 */ } } /* USER CODE BEGIN 1 */ /*发送函数*/ void USER_CAN_Send() { HAL_CAN_ActivateNotification (&hcan1 ,CAN_IT_TX_MAILBOX_EMPTY ); //开启发送空的中断 HAL_CAN_AddTxMessage (&hcan1,&TxHeader ,TxData ,&TxMailbox ); TxData[0]= 0xAB; TxData [1]= 0xCD; }mian.c int main(void) { /* USER CODE BEGIN 1 */ /* USER CODE END 1 */ /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/ /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */ HAL_Init(); /* USER CODE BEGIN Init */ /* USER CODE END Init */ /* Configure the system clock */ SystemClock_Config(); /* USER CODE BEGIN SysInit */ /* USER CODE END SysInit */ /* Initialize all configured peripherals */ MX_GPIO_Init(); MX_CAN1_Init(); MX_USART1_UART_Init(); /* USER CODE BEGIN 2 */ printf( "***** 这是一个双CAN通讯实验******** \n"); printf( " 这是 “从机端” 的反馈信息\n"); printf("将要发送的报文内容为:\n"); USER_CAN_Send(); printf("》数据段的内容:Data[0]=0x%X ,Data[1]=0x%X \n",TxData[0],TxData[1]); /* USER CODE END 2 */ /* Infinite loop */ /* USER CODE BEGIN WHILE */ while (1) { /* USER CODE END WHILE */ USER_CAN_Send(); /* USER CODE BEGIN 3 */ } /* USER CODE END 3 */ }can接收: can.c 同上
main.c int main(void) { /* USER CODE BEGIN 1 */ /* USER CODE END 1 */ /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/ /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */ HAL_Init(); /* USER CODE BEGIN Init */ /* USER CODE END Init */ /* Configure the system clock */ SystemClock_Config(); /* USER CODE BEGIN SysInit */ /* USER CODE END SysInit */ /* Initialize all configured peripherals */ MX_GPIO_Init(); MX_CAN1_Init(); MX_USART1_UART_Init(); /* USER CODE BEGIN 2 */ //HAL_CAN_ActivateNotification(&hcan1, CAN_IT_RX_FIFO0_MSG_PENDING ); /* USER CODE END 2 */ printf( "\n成功接收到“从机”返回的数据\n "); /* Infinite loop */ /* USER CODE BEGIN WHILE */ while (1) { } /* USER CODE END 3 */ } /** * @brief System Clock Configuration * @retval None */ void SystemClock_Config(void) { RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0}; RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0}; /** Configure the main internal regulator output voltage */ __HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE(); __HAL_PWR_VOLTAGESCALING_CONFIG(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1); /** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters * in the RCC_OscInitTypeDef structure. */ RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE; RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON; RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON; RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE; RCC_OscInitStruct.PLL.PLLM = 8; RCC_OscInitStruct.PLL.PLLN = 336; RCC_OscInitStruct.PLL.PLLP = RCC_PLLP_DIV2; RCC_OscInitStruct.PLL.PLLQ = 4; if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK) { Error_Handler(); } /** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks */ RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2; RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK; RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1; RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV8; RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2; if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_5) != HAL_OK) { Error_Handler(); } } /* USER CODE BEGIN 4 */ void HAL_CAN_RxFifo0MsgPendingCallback(CAN_HandleTypeDef *hcan) { printf( "\n成功接收到“从机”返回的数据\n "); printf("接收到的报文为:\n"); HAL_CAN_GetRxMessage(hcan, 0, &RxHeader, RxData); printf("》数据段的内容:Data[0]= 0x%X ,Data[1]=0x%X \n",RxData[0],RxData[1]); // HAL_CAN_ActivateNotification(hcan, CAN_IT_RX_FIFO0_FULL ); // HAL_CAN_Receive_IT(hcan, CAN_FIFO0); }后期flag:1.基于TMS28335的can应用 2.基于rt-thread的can通信
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