基于STM32的CAN总线双向通信例程

一、硬件连接方案

STM32A (主设备)        STM32B (从设备)
---------------------  ---------------------
CAN1_TX (PA12)  →→→  CAN1_RX (PA11)
CAN1_RX (PA11)  ←←←  CAN1_TX (PA12)
GND --------------  GND
总线两端各接120Ω终端电阻

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二、CubeMX配置

1. 时钟配置

   • HSE: 8MHz外部晶振

   • PLL: 42MHz系统时钟

   • APB1: 21MHz (CAN时钟源)

2. CAN参数配置

   // CAN1配置
   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; // 8时间单元
   hcan1.Init.TimeSeg2 = CAN_BS2_3TQ; // 3时间单元
   hcan1.Init.TimeTriggeredMode = DISABLE;
   hcan1.Init.AutoBusOff = DISABLE;
   hcan1.Init.AutoWakeUp = DISABLE;
   hcan1.Init.AutoRetransmission = ENABLE; // 自动重传
   

3. 过滤器配置

   // 接收所有标准帧
   CAN_FilterTypeDef filter;
   filter.FilterBank = 0;
   filter.FilterMode = CAN_FILTERMODE_IDMASK;
   filter.FilterScale = CAN_FILTERSCALE_32BIT;
   filter.FilterIdHigh = 0x0000;
   filter.FilterIdLow = 0x0000;
   filter.FilterMaskIdHigh = 0x0000;
   filter.FilterMaskIdLow = 0x0000;
   filter.FilterFIFOAssignment = CAN_RX_FIFO0;
   HAL_CAN_ConfigFilter(&hcan1, &filter);
   

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三、核心代码实现

1. CAN初始化

void MX_CAN1_Init(void)
{
    CAN_HandleTypeDef hcan1;
    
    hcan1.Instance = CAN1;
    HAL_CAN_Init(&hcan1);
    
    // 启动CAN并激活接收中断
    HAL_CAN_Start(&hcan1);
    HAL_CAN_ActivateNotification(&hcan1, CAN_IT_RX_FIFO0_MSG_PENDING);
}

2. 数据发送函数

void CAN_Send_Cmd(uint8_t cmd, uint16_t value)
{
    CAN_TxHeaderTypeDef TxHeader;
    uint8_t TxData[8] = {0};
    
    TxHeader.StdId = 0x100 + cmd;    // 命令ID范围0x100-0x1FF
    TxHeader.IDE = CAN_ID_STD;
    TxHeader.RTR = CAN_RTR_DATA;
    TxHeader.DLC = 2;
    TxData[0] = (value >> 8) & 0xFF;
    TxData[1] = value & 0xFF;
    
    HAL_CAN_AddTxMessage(&hcan1, &TxHeader, TxData, NULL);
}

3. 接收中断处理

void HAL_CAN_RxFifo0MsgPendingCallback(CAN_HandleTypeDef *hcan)
{
    CAN_RxHeaderTypeDef RxHeader;
    uint8_t RxData[8] = {0};
    
    HAL_CAN_GetRxMessage(hcan, CAN_RX_FIFO0, &RxHeader, RxData);
    
    switch(RxHeader.StdId)
    {
        case 0x101: // 电机控制指令
            Motor_SetSpeed(RxData[0], RxData[1]);
            break;
        case 0x102: // 传感器数据请求
            Sensor_SendData();
            break;
    }
}

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四、通信协议设计

字段	说明	长度
Start Byte	固定为0xAA	1 Byte
Command ID	功能标识（如0x01=启动电机）	1 Byte
Data Length	数据长度（1-8字节）	1 Byte
Payload	实际数据	1-8 Byte
CRC	CRC-8校验	1 Byte

示例数据帧：

0xAA 0x01 0x02 0x10 0x27 0x00 0x00 0x00 0x3C

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五、多节点通信实现

// 节点地址映射表
const uint8_t node_addr[3] = {0x01, 0x02, 0x03};

// 广播消息发送
void CAN_Broadcast(uint8_t cmd, uint8_t* data, uint8_t len)
{
    CAN_TxHeaderTypeDef TxHeader;
    
    TxHeader.StdId = 0x00;    // 广播ID
    TxHeader.IDE = CAN_ID_STD;
    TxHeader.RTR = CAN_RTR_DATA;
    TxHeader.DLC = len + 2;   // 包含cmd和len
    
    TxData[0] = cmd;
    TxData[1] = len;
    memcpy(&TxData[2], data, len);
    
    HAL_CAN_AddTxMessage(&hcan1, &TxHeader, TxData, NULL);
}

// 定向消息发送
void CAN_Direct_Send(uint8_t target_addr, uint8_t cmd, uint8_t* data, uint8_t len)
{
    CAN_TxHeaderTypeDef TxHeader;
    
    TxHeader.StdId = (target_addr << 3) | 0x04; // 地址左移3位 + 类型标识
    TxHeader.IDE = CAN_ID_STD;
    TxHeader.RTR = CAN_RTR_DATA;
    TxHeader.DLC = len + 2;
    
    TxData[0] = cmd;
    TxData[1] = len;
    memcpy(&TxData[2], data, len);
    
    HAL_CAN_AddTxMessage(&hcan1, &TxHeader, TxData, NULL);
}

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六、错误处理机制

void CAN_Error_Callback(void)
{
    uint32_t error = HAL_CAN_GetError(&hcan1);
    
    if(error & HAL_CAN_ERROR_BOF) {
        printf("总线关闭，尝试恢复...\r\n");
        HAL_CAN_ResetError(&hcan1);
        HAL_CAN_Start(&hcan1);
    }
    
    if(error & HAL_CAN_ERROR_PASSIVE) {
        printf("进入错误被动状态！\r\n");
        HAL_Delay(1000);
        HAL_CAN_Stop(&hcan1);
        MX_CAN1_Init(); // 重新初始化
    }
}

参考代码 基于STM32的CAN与CAN之间的通信例程 www.youwenfan.com/contentcnr/101724.html

七、测试流程

1. 回环测试

   • 将CAN_TX/RX短接，发送测试数据验证硬件

   while(1) {
       CAN_Send_Cmd(0x01, 0xABCD);
       HAL_Delay(1000);
   }
   

2. 双机通信测试

   • 主机发送指令：0xAA 0x10 0x02 0x34 0x12

   • 从机应答：0xAA 0x20 0x02 0x56 0x78

3. 总线负载测试

   • 同时发送10个节点数据，监控总线利用率

   for(int i=0; i<10; i++) {
       CAN_Direct_Send(i+1, 0x55, test_data, 4);
       HAL_Delay(50);
   }
   

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通过本方案可实现多节点CAN总线通信系统，支持标准帧/扩展帧、广播通信、错误恢复等完整功能。实际应用中建议根据具体需求调整过滤器配置和协议设计。