CAN 通讯笔记

电平特性

• 显性电平：
  \(CAN_H = CAN_L = 2.5\text{V}\)，电压差 \(V_{\text{diff}} = 0\text{V}\)
• 隐性电平：\(CAN_H = 3.5\text{V}\)，\(CAN_L = 1.5\text{V}\)，电压差 \(V_{\text{diff}} = 2\text{V}\)

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CAN 帧类型

类型	说明
数据帧	发送单元向接收单元发送数据的帧
遥控帧	接收单元向具有相同 \(ID\) 的发送单元请求数据的帧
错误帧	硬件自动完成的报错帧
过载帧	硬件自动完成，用于通知其他节点暂缓发送报文
帧间隔	硬件自动完成，用于将数据帧与前面的帧分离

帧格式分类

• 标准格式：\(11\) 位标识符
• 扩展格式：\(29\) 位标识符

帧结构

1. 帧起始（Start of Frame）
   一个比特的显性电平，表示帧的开始。

2. 仲裁段（Arbitration Field）
   表示帧的优先级，标准帧由标识符 \(ID\) 和

   然后是 \(IDE\)，表示这个是标准帧还是扩展帧，扩展帧的话会在读取 \(18\) bit

   最后是 \(RTR\) 表示数据帧还是远程帧

3. 控制段（Control Field）
   表示数据的字节数，由 \(6\) 个比特组成（最多可表示 \(64\) 字节）。

4. 数据段（Data Field）
   数据的具体内容，可发送 \(0\)～\(8\) 个字节。

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仲裁段详解

• 仲裁段包含一个 \(ID\)，每个 \(CAN\) 设备可以发送多条不同 \(ID\) 的报文。
• 每个总线节点的 \(CAN\) 控制器都有一个过滤器（通过设置寄存器配置），控制器会根据设置自动判断是否接收报文，该过程完全由硬件实现。

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控制段详解

• 共 \(6\) 个比特：
  • 前两个比特为保留位（\(r0\), \(r1\)），全部以显性电平发送。
  • 数据长度码占 \(4\) 个比特。

数据段详解

• 包含 \(0\)～\(8\) 个字节的数据。
• \(CAN\) 控制器有对应的寄存器，只需将数据直接填入即可。

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数据仲裁机制

• 当总线空闲时，最先开始发送的节点获得发送权限，且一旦开始发送，不会被其他节点抢占。
• 若多个节点同时开始发送，各节点会从仲裁段的第一位开始仲裁，连续输出显性电平最多的节点可继续发送（显性电平具有优先级）。

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\(Cubemx\) 中的 \(CAN\) 配置

1. \(CAN\) 的最高通讯频率为 \(1\) MHz，我使用的 \(STM32F407VET6\)（主频为 \(168\) MHz）

   波特率 = \(APB\) 总线频率 / 分频数 / (\(TBS1\) + \(TBS2\) + \(SJY\))

2. 打开 \(CAN\) 的接收中断，\(RX0\)

   有 \(2\) 个邮箱，每个邮箱有 \(3\) 层，每层可以放一条报文

   和过滤器匹配的报文可以放入 \(FIFO\) 邮箱中，\(CPU\) 需要取的时候才从邮箱里面取出

   发送邮箱优先级越高越先被发送，每个邮箱只能装 \(1\) 个报文

3. 配置 \(CAN\) 过滤器

   • 列表模式：列出 \(ID\) 名字，过滤器通过判断报文 \(ID\) 是否一致来判断是接受还是舍弃，受到列表容量大小限制

   • 掩码模式：通过屏蔽码和验证码来实现筛选特定位上的特定数值的 \(ID\) 报文来筛选

   • \(CAN\_FS1R\) 寄存器：标准格式的 \(ID\) 只需要 \(16\) 位寄存器，但是扩展格式需要 \(32\) 位寄存器。\(CAN\_FS1R\) 表示是否需要处理 \(32\) 位的 \(ID\)

   • \(CAN\_FxR1\) 和 \(CAN\_FxR2\) 寄存器：在不同的工作模式下这两个寄存器的定义是不同的