CAN详解（小白教程）

从接触STM32到现在，我感觉CAN通讯可以说是我学过的最难的一个章节了，由于本人也是从小白开始，所以我觉得学习的时候我们可能有很多相似的疑惑。正所谓感同身受嘛，就是难难难难，希望我的经验可以帮助更多人。 这篇博客是我用课余时间写的，前前后后的花了三天时间，加上代码总共1.6W多字，整理不易。内容有点多，如果一次看不完可以点赞收藏呀

与I2C,SPI等同步通讯方式不同，CAN通讯是异步通讯，也就是没有时钟信号线来保持信号接收同步，也就是所说的半双工，无法同时发送与接收，在同一时刻，只能有一个节点发送数据，其余节点都只能接收数据。它有CAN_HIGH与CAN_LOW两条信号线组成。这两条线的组合方式也就造成了一下两种情况

这种形式的特点就是 高速 短距离 闭环 最高速度可达1Mbps,最长距离40m. 这种形式的特点就是 传输距离远，开环 最高速度125Kbps，最远距离1km.

以上这些了解就可以

这个概念还是要有的，看过我上篇贴子的应该知道在I2C协议中是存在主机与从机的，可以挂载多个从机，但是在CAN协议中，我们可以挂载多个 节点 ，通过总线来实现节点通讯，与其他协议不同的是，不对节点的地址进行编码，而是对节点的数据内容进行编码。理论上节点个数不受限制。

好了，说了这么多，那么节点是由什么构成的呢？？不要急 没错！如图所示，是由一个CAN控制器和一个CAN收发器组成滴~ 问题又来了，怎么发送信号呢，I2C是逻辑信号。我简单说一个大概哈，一步一步来，看图说话 如果是发送数据：控制器发送一个信号（0或1），收发器将这个信号变成差分信号传送到总线中。 若果是接收数据：收发器将差分信号转化为0或1的二进制编码；

这时的你是不是有有点懵了，差分信号是什么？？？？

--------------------------------PS:这是不是老母猪上树，一套又一套？？----------------------------------------------

差分差分，你品，是不是差，差分信号其实使用CAN_HIGH减去CAN_LOW的到的，在逻辑信号中，5V代表1, 0V代表0，而在差分信号中 0V---------逻辑1------隐形电平 2.0V-------逻辑0-----显性电平

-------------------------显性电平比隐形电平优先级要高，下面要用---------------------------------------------

是不是有点晕，好好捋捋奥 详情请参考这张表格

1– 由于CAN通讯协议并没有时钟信号线，所以各个节点之间要约定好特定的波特率进行通讯，特别的时候我们还需要使用位同步！ 2– 下面介绍一下位时序，所谓位时序，就是一个数据位的时序。我们可以把一个数据位分为四段 简单介绍一下这四段： SS段： 又叫做同步段，它的作用就是判断节点与总线的时序是否一致，如何判断我们稍后再讲。先留一个疑点。它的长度为1tq，tq就相当于一个时间单位，我们可以规定它的大小，一般tq=1us. PTS段： 传播时间段，用于补偿网络的延时时间 PBS1,PBS2： 都是用来补偿阶段的误差。

先了解一下，总之这几个段都是用来校验来确保数据传输准确的。

如图43-5所示，一个数据位有19tq，假设1tq=1us 则波特率=1000000/19=52631.6bps

首先我们需要知道的是，当数据开始传输的时候会有一个帧起始信号，这个帧起始信号会产生一个下降沿（由高变低），正常情况下这个下降沿是在SS段的，如果不在就需要进行同步了

前面已经说过，下降沿要落在SS段，如图，出现这种情况，我们可以将SS段向左平移，让下降沿在SS段内。这种情况有一种限制，就是必须要存在帧起始信号。

这里就只介绍一种情况了，从前往后看，发现第一个下降沿在SS段之后，说明内部时序比总线时序要快2个Tq，所以我们可以在PBS1段增加两个时序，下个位时序就可以保持同步了。 同时这里定义了这个补偿时间叫做SJW，它的含义就是最大补偿值。一般保持在不大不小的状态，小了容易造成误差，大了影响传输速率。

可能有些同学第一次接触报文这个东西，这个我也没有特意去了解过，在我的理解里，报文就是通过特定方式对数据进行加密（包含各种特定的信息，比如ID，数据位之类的），然后接收的时候按照这种特定的方式进行解密 所谓的帧就是CAN报文了，接下来给大家介绍一下这几种帧（CAN报文）

（1）帧起始：表示数据传输开始的意思，告诉一声数据要来了，他只有一个数据位，并且是显性电平，如果这里有点晕可以再去前面看看显性电平的定义，也就是逻辑0。

（2）仲裁段： 这段很重要，CAN通讯协议中不对节点地址分配优先级，而是对信息的重要程度分配优先级。仲裁段的主要内容就是ID信息。这个ID决定信息的优先级。对于重要的信息，我们可以给他一个高的优先级 当同时出现显性电平（0）和隐形电平（1）时，显性电平的优先级高，如图，此时的话，节点1报文就会失去对总线的占有权。 RTR段： 此段用于区分数据帧与远程帧，显性电平表示数据帧，隐形表示远程帧。 （3）控制段： r0,r1为保留位，默认显性，DLC段为数据长度。 （4）数据段： 存储着原始的数据，数据段中最重要的内容。IDE用于区分标准帧与扩展帧 显性为标准帧 （5）CRC段： 表示一个15位的校验码，算出来的校验码和接收到的校验码相同，表示正确，如果出现错位，则会通过错误帧返回，请求重新发送。 （6）CRC界定符： 分界线 （7）ACK段： 与I2C协议相似，表示应答。 （9）帧结束： 表示传输完成。

扩展数据帧与标准数据帧差别不算很大。区别如下 **仲裁段：**先是有11位ID，SSR段与RTR段相同，区分数据帧和远程帧，后面又有18位ID,扩展帧仲裁段的ID共有39位。其他大致相同

这里就不多介绍了，数据帧是最麻烦的一种，搞懂了数据帧，其他帧也就手到擒来了

呼~写到这里真的很不容易，已经差不多6000字了！CAN外设这一块非常复杂，包括很多寄存器之类的，一些寄存器方面的细节我就不多说了，想仔细看一下寄存器的可以打开《stm32中文参考手册》，里面有很多寄存器。 CAN架构：

1： 四种工作模式： 正常模式：可以发送也可以接收 回环：自发自收，输出端可以发送数据到总线，总线可以检查数据。输入端只接受自己的数据。使用回环模式可以进行自检。 静默模式：逻辑0发不到总线，逻辑1 可以被发送到总线，它只能发送逻辑1。输入端可以从总线接收内容。； 回环静默模式：两种模式的结合，可以自发自收（不发送到总线），同时既不能发送到总线逻辑0与1； ----------------------怕你们懒，给搬运过来了，（其实是我懒） 这些模式自己看一下，到后面都是用库函数配置的，很方便。

2： 位时序以及波特率 STM32中CAN得位时序和之前讲的有点不一样，主要是PTS段和PBS1段合并成了BS1，BS2段就相当于PBS2段。那么他们的时间是怎么配置的呢？ BS1=Tq(TS1[3:0]+1) BS2=Tq(TS2[3:0]+1) Tq的配置如下，Tq=(BRP[9:0]+1)Tplck; 一个周期T=SS+BS1+B21=NTq; 波特率=1/NTq;*

前面我们讲到CAN报文种类的时候说到数据帧里面包含很多段数据，这些数据就先存放在CAN的发送邮箱里。 需要强调一下的就是这个寄存器了 仲裁段的ID，在标准模式下是11位的，也就是放在STID[10:0],扩展ID29位，当使用扩展ID的时候，就是放在EXID[0:28]。

看到这可能就会有些懵了，FIFO是什么呢，其实它就是一个先进先出的数据缓存器，我们也可以理解为一个寄存器，CAN发送邮箱中的数据经过筛选器会转到这里来。

CAN通讯不会对地址进行筛选，而是会在数据存放在FIFO前进行筛选，这个验收筛选器就起到了很重要的作用。 由两种分类方式，根据长度来区分： 根据过滤方法来区分 这里重点说一下，所谓的标识符列表模式就好比我们把同意经过的所有ID列成一个表，如果来的ID与这个表中的某一个ID相同，那么就可以通过

而掩码模式就不一样了，他只是要求ID的某几位要一样，掩码中如果是1表示要和数据一样，0的话就表示随意，一样不一样都可以，我画一个表格来理解一下，x表示随意数据（0/1）

四种工作状态

一般我们用的话就用16位的就够了，看懂前面掩码标识符列表的看这里就应该明白了。