基于STM32芯片通过CAN总线控制电机运动

一、硬件架构设计

1. 系统组成

STM32主控模块          CAN总线网络          电机驱动模块
┌──────────────┐   ┌──────────────┐   ┌──────────────┐
│ STM32F407    │◄───►│ CAN收发器    │◄───►│ 电机驱动器   │
│ (CAN控制器)  │   │ (如TJA1050)  │   │ (如DRV8825)│
└──────────────┘   └──────────────┘   └──────────────┘

2. 关键元器件选型

元件	型号	作用
MCU	STM32F407VGT6	主控芯片（含CAN控制器）
CAN收发器	TJA1050	电平转换与总线驱动
电机驱动器	DRV8825	步进电机控制
终端电阻	120Ω	抑制信号反射

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二、CAN总线配置

1. 初始化代码（HAL库）

// CAN1初始化函数
void MX_CAN1_Init(void)
{
    CAN_HandleTypeDef hcan1;

    hcan1.Instance = CAN1;
    hcan1.Init.Prescaler = 6;          // 分频系数
    hcan1.Init.Mode = CAN_MODE_NORMAL; // 正常模式
    hcan1.Init.SyncJumpWidth = CAN_SJW_1TQ;
    hcan1.Init.TimeSeg1 = CAN_BS1_8TQ; // 时间段1
    hcan1.Init.TimeSeg2 = CAN_BS2_3TQ; // 时间段2
    hcan1.Init.TimeTriggeredMode = DISABLE;
    hcan1.Init.AutoBusOff = DISABLE;
    hcan1.Init.AutoWakeUp = DISABLE;
    hcan1.Init.AutoRetransmission = ENABLE;
    hcan1.Init.ReceiveFifoLocked = DISABLE;
    hcan1.Init.TransmitFifoPriority = DISABLE;

    if (HAL_CAN_Init(&hcan1) != HAL_OK)
    {
        Error_Handler();
    }
}

// CAN过滤器配置
void MX_CAN_Filter_Init(void)
{
    CAN_FilterTypeDef sFilterConfig;

    sFilterConfig.FilterBank = 0;
    sFilterConfig.FilterMode = CAN_FILTERMODE_IDMASK;
    sFilterConfig.FilterScale = CAN_FILTERSCALE_32BIT;
    sFilterConfig.FilterIdHigh = 0x0000;
    sFilterConfig.FilterIdLow = 0x0000;
    sFilterConfig.FilterMaskIdHigh = 0x0000;
    sFilterConfig.FilterMaskIdLow = 0x0000;
    sFilterConfig.FilterFIFOAssignment = CAN_FILTER_FIFO0;
    sFilterConfig.FilterActivation = ENABLE;

    if (HAL_CAN_ConfigFilter(&hcan1, &sFilterConfig) != HAL_OK)
    {
        Error_Handler();
    }
}

2. 波特率计算公式

波特率 = APB1时钟频率 / [预分频系数 × (1 + BS1 + BS2)]
示例：APB1=42MHz，预分频=6，BS1=8tq，BS2=3tq → 42/(6×12)=576Kbps

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三、电机控制协议设计

1. 自定义CAN帧结构

字段	长度（字节）	描述
标准ID	11位	功能码+节点ID（如0x101）
数据长度	4位	数据字段长度（1-8）
数据字段	8字节	控制指令与参数
CRC	15位	循环冗余校验

四、核心代码实现

1. CAN发送函数

void CAN_SendMotorCmd(uint8_t nodeID, uint8_t cmd, int16_t param)
{
    CanTxMsgTypeDef txMsg;
    
    txMsg.StdId = (0x100 | nodeID); // 基地址0x100
    txMsg.IDE = CAN_ID_STD;
    txMsg.RTR = CAN_RTR_DATA;
    txMsg.DLC = 3; // 命令+参数
    
    txMsg.Data[0] = cmd;
    txMsg.Data[1] = (param >> 8) & 0xFF;
    txMsg.Data[2] = param & 0xFF;
    
    HAL_CAN_Transmit(&hcan1, &txMsg, 1000);
}

2. CAN接收中断处理

void HAL_CAN_RxFifo0MsgPendingCallback(CAN_HandleTypeDef *hcan)
{
    CanRxMsgTypeDef rxMsg;
    HAL_CAN_GetRxMessage(hcan, CAN_RX_FIFO0, &rxMsg);
    
    uint8_t nodeID = rxMsg.StdId & 0x0F;
    uint8_t cmd = rxMsg.Data[0];
    
    switch(cmd)
    {
        case 0x01: // 位置模式
            SetMotorPosition(nodeID, (rxMsg.Data[1]<<8)|rxMsg.Data[2]);
            break;
        case 0x02: // 速度模式
            SetMotorSpeed(nodeID, (rxMsg.Data[1]<<8)|rxMsg.Data[2]);
            break;
        // 其他指令处理
    }
}

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五、电机驱动实现

1. 步进电机控制（DRV8825）

void SetMotorPosition(uint8_t nodeID, int16_t steps)
{
    // 发送脉冲控制信号
    for(int i=0; i<abs(steps); i++)
    {
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, STEP_PIN, GPIO_PIN_SET);
        HAL_Delay(1); // 脉冲宽度
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, STEP_PIN, GPIO_PIN_RESET);
        HAL_Delay(1); // 间隔时间
    }
    
    // 方向控制
    if(steps > 0)
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, DIR_PIN, GPIO_PIN_SET);
    else
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, DIR_PIN, GPIO_PIN_RESET);
}

2. 直流电机控制（PWM调速）

void SetMotorSpeed(uint8_t nodeID, int16_t speed)
{
    // 速度范围-1000~1000
    speed = constrain(speed, -1000, 1000);
    
    // PWM占空比映射
    uint16_t duty = (speed + 1000) * 100 / 2000;
    
    // 设置TIM1通道
    __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim1, TIM_CHANNEL_1, duty);
}

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六、多电机协同控制

1. 节点管理表

typedef struct {
    uint8_t nodeID;
    uint8_t status; // 0:空闲 1:运行中
    int16_t targetPos;
} MotorNode;

MotorNode motorTable[CANOPEN_MAX_MOTOR] = {
    {0x01, 0, 0},
    {0x02, 0, 0},
    // 其他节点
};

2. 状态监控流程

主循环:
├─ 接收CAN指令
├─ 更新节点状态表
├─ 检查超时（>500ms无响应则标记故障）
└─ 执行安全保护（过流/过热检测）

参考代码 利用stm32芯片，通过can控制电机的运动 www.youwenfan.com/contentcnj/70473.html

七、工程文件结构

MotorControl/
├── Src/
│   ├── main.c
│   ├── can_driver.c
│   ├── motor_driver.c
│   └── protocols.h
├── Inc/
│   ├── can_driver.h
│   └── motor_driver.h
├── Middlewares/
│   └── CANopen/
└── Hardware/
    ├── CAN_Config/
    └── Motor_Driver/