一

概述

CAN 協(xié)議即控制器局域網(wǎng)絡(luò) (Controller Area Network)簡稱，由研發(fā)和生產(chǎn)汽車電子產(chǎn)品著稱的德國 BOSCH 公司開發(fā)，成為國際標(biāo)準(zhǔn)ISO11519以及ISO11898。

CAN 總線協(xié)議已經(jīng)成為汽車計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和嵌入式工業(yè)控制局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)總線。

二

CAN協(xié)議構(gòu)成

can協(xié)議分為物理層和協(xié)議層

CAN協(xié)議物理層
1.通訊方式

CAN使用異步通信，利用CAN_High和CAN_Low兩條信號(hào)線組成的差分信號(hào)線進(jìn)行通訊（和傳統(tǒng)的時(shí)鐘通信不同）。

傳輸速率

500kbps和125kbps的總線分別針對不同類型的ECU。

◆500kbps CAN總線連接了ABS（防抱死制動(dòng)系統(tǒng)），SAS（轉(zhuǎn)向角傳感器），ETM（發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制模塊）和ECM（電子控制模塊），通常用于傳輸速率要求較高的控制信號(hào)。

◆125kbps CAN接口連接了DDM（所有權(quán)門模塊）和PDM（電梯門模塊），通常用于傳輸速率要求較低的控制信號(hào)。

差分信號(hào)

差分信號(hào)通信是一種通過兩條導(dǎo)線（或信號(hào)線）傳輸數(shù)據(jù)的方式，主要用于提高抗干擾能力和信號(hào)完整性。

概念

在差分信號(hào)通信中，同一信號(hào)的兩個(gè)版本會(huì)同時(shí)在兩條導(dǎo)線上傳輸：

◆正信號(hào)（+）：原始信號(hào)

◆負(fù)信號(hào)（-）：原始信號(hào)的反相版本

例如：

如果正信號(hào)是高電平（+5V），負(fù)信號(hào)就是低電平（0V）

如果正信號(hào)是低電平（0V），負(fù)信號(hào)就是高電平（+5V）

信號(hào)的產(chǎn)生

發(fā)送端通過一個(gè)差分驅(qū)動(dòng)器（或發(fā)送器）生成差分信號(hào)：

◆正信號(hào)線（D+）：直接傳輸原始信號(hào)

◆負(fù)信號(hào)線（D-）：傳輸原始信號(hào)的反相信號(hào)

例如：

當(dāng)發(fā)送邏輯“1”時(shí)，D+線上為高電平，D-線上為低電平

當(dāng)發(fā)送邏輯“0”時(shí)，D+線上為低電平，D-線上為高電平

信號(hào)的傳輸

差分信號(hào)通過兩條導(dǎo)線同時(shí)傳輸，導(dǎo)線之間的電壓差（即差分電壓）決定了信號(hào)的邏輯狀態(tài)：

差分電壓 = D+ 電壓 - D- 電壓

◆邏輯“1”通常表現(xiàn)為正的差分電壓（例如 +2V）

◆邏輯“0”通常表現(xiàn)為負(fù)的差分電壓（例如 -2V）

信號(hào)的接收

接收端使用差分接收器來解讀信號(hào)

差分接收器不直接讀取D+或D-的電壓值，而是讀取它們之間的電壓差：

◆如果D+的電壓高于D-的電壓，接收器將其解讀為邏輯“1”

◆如果D+的電壓低于D-的電壓，接收器將其解讀為邏輯“0”

抗噪聲原理

當(dāng)外部噪聲（如電磁干擾）影響到傳輸線時(shí)，通常會(huì)同時(shí)影響到D+和D-兩條線，使它們的電壓同時(shí)上升或下降。

但由于接收器只關(guān)注兩條線之間的電壓差，這種共模噪聲不會(huì)改變信號(hào)的邏輯狀態(tài)，因此可以被有效抑制。

CAN 協(xié)議中的差分信號(hào)規(guī)范

CAN 總線協(xié)議的物理層，只有 1 對差分線，在一個(gè)時(shí)刻只能表示一個(gè)信號(hào)，所以對通訊節(jié)點(diǎn)來說，CAN 通訊是半雙工的，收發(fā)數(shù)據(jù)需要分時(shí)進(jìn)行。

CAN 的通訊網(wǎng)絡(luò)中，因?yàn)楣灿每偩€，在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中同一時(shí)刻只能有一個(gè)通訊節(jié)點(diǎn)發(fā)送信號(hào)，其余的節(jié)點(diǎn)在該時(shí)刻都只能接收。

2.總線網(wǎng)絡(luò)

can的物理層的形式有兩種

◆ISO11898 標(biāo)準(zhǔn)的高速、短距離“閉環(huán)網(wǎng)絡(luò)”

◆ISO11519-2 標(biāo)準(zhǔn)的低速、遠(yuǎn)距離“開環(huán)網(wǎng)絡(luò)”

閉環(huán)網(wǎng)絡(luò)

◆總線最大長度為 40m

◆通信速度最高為 1Mbps

◆閉環(huán)總線兩端各有一個(gè)120Ω的電阻

開環(huán)網(wǎng)絡(luò)

總線最大長度為 1km

最高通訊速率為 125kbps

每根總線串聯(lián)一個(gè)2.2kΩ的電阻

3. 通訊節(jié)點(diǎn)

通訊節(jié)點(diǎn)構(gòu)成

◆一個(gè) CAN 控制器及 CAN 收發(fā)器構(gòu)成

◆通過 CAN_Tx 及CAN_Rx 信號(hào)線連接控制器與收發(fā)器

◆通過 CAN_High 及 CAN_Low 信號(hào)線連接收發(fā)器和 CAN 總線

◆CAN_Tx 及 CAN_Rx 使用普通的類似 TTL 邏輯信號(hào)

◆CAN_High 及 CAN_Low 是一對差分信號(hào)線

多通訊節(jié)點(diǎn)掛載

一個(gè)總線可以掛載多個(gè)節(jié)點(diǎn)，CAN 通訊協(xié)議不對節(jié)點(diǎn)進(jìn)行地址編碼，對數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行編碼的。節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)理論上不受限制（總線的負(fù)載足夠即可，通過中繼器增強(qiáng)負(fù)載）

通訊節(jié)點(diǎn)通訊流程

接收和發(fā)送流程相反

發(fā)送數(shù)據(jù)

◆控制器把要發(fā)送的二進(jìn)制編碼通過 CAN_Tx 線發(fā)送到收發(fā)器。

◆收發(fā)器把這個(gè)普通的邏輯電平信號(hào)轉(zhuǎn)化成差分信號(hào)。

◆通過差分線 CAN_High 和 CAN_Low 線輸出到 CAN 總線網(wǎng)絡(luò)。

接收數(shù)據(jù)

CAN 總線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)通過差分線CAN_High 和 CAN_Low 發(fā)送。收發(fā)器把總線上收到的 CAN_High 及 CAN_Low 信號(hào)轉(zhuǎn)化成普通的邏輯電平信號(hào)，最后通過 CAN_Rx 線輸出到控制器中。

CAN電平轉(zhuǎn)換芯片（部分）

CAN協(xié)議協(xié)議層

1.波特率及位同步

通訊的波特率

==總線上的各個(gè)通訊節(jié)點(diǎn)只要約定好 1 個(gè) Tq 的時(shí)間長度以及每一個(gè)數(shù)據(jù)位占據(jù)多少個(gè) Tq，就可以確定 CAN 通訊的波特率==

SJW[1:0]再同步補(bǔ)償寬度
TS1[3:0]時(shí)間段1
TS2[2:0]時(shí)間段2
BRP[9:0]波特率分頻器
SS同步段恒等于1
設(shè)置APB1的時(shí)鐘頻率，STM32F1通常為36MHz（外部8M晶振）

詳細(xì)計(jì)算方式參考：CAN總線波特率的設(shè)定——以STM32F103為例 - 知乎 (zhihu.com)

示例：

假設(shè)1Tq=1us，而每個(gè)數(shù)據(jù)位由 19 個(gè) Tq 組成，則傳輸一位數(shù)據(jù)需要時(shí)間；

T1bit=19us，從而每秒可以傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位個(gè)數(shù)為：1x10次方/19 = 52631.6 (bps)

每秒可傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位的個(gè)數(shù)即為通訊中的波特率，CAN 屬于異步通訊，沒有時(shí)鐘信號(hào)線。連接在同一個(gè)總線網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)會(huì)像串口異步通訊那樣，節(jié)點(diǎn)間使用好的波特率進(jìn)行通訊。（同時(shí)使用“位同步”的方式來抗干擾、吸收誤差，實(shí)現(xiàn)對總線電平信號(hào)進(jìn)行正確的采樣，確保通訊正常）

位時(shí)序分解

CAN 協(xié)議把每一個(gè)數(shù)據(jù)位的時(shí)序分解成SS 段，PTS 段，PBS1 段，PBS2 段

，四段的長度加起來即為一個(gè) CAN 數(shù)據(jù)位的長度。

分解后的最小時(shí)間單元為Tq（一個(gè)完整的位由 8~25 個(gè) Tq組成）

（此處高低電平直接代表信號(hào)邏輯 0 或邏輯 1）

示例的的數(shù)據(jù)：位長度為19Tq

◆SS 段占 1Tq

◆PTS 段占 6Tq

◆PBS1段占 5Tq

◆PBS2 段占 7Tq

SS段

同步段（大小固定為 1Tq）

==檢測到總線上信號(hào)的跳變沿被包含在 SS 段的范圍之內(nèi)，則表示節(jié)點(diǎn)與總線的時(shí)序是同步的==

PTS段

傳播時(shí)間段（大小為 1~8Tq）

==補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的物理延時(shí)時(shí)間==，總線上輸入比較器延時(shí)和輸出驅(qū)動(dòng)器延時(shí)總和的兩倍

PBS1 段 (PHASE SEG1)

相位緩沖段（大小為 1~8Tq）

==補(bǔ)償邊沿階段的誤差==，它的時(shí)間長度在重新同步的時(shí)候可以加長

PBS2 段 (PHASE SEG2)

另一個(gè)相位緩沖段（大小為 2~8Tq）

==也是用來補(bǔ)償邊沿階段誤差的==，時(shí)間長度在重新同步時(shí)可以縮短

同步過程分析

簡述同步：使數(shù)據(jù)接收方能夠正確地解釋和處理從發(fā)送方接收到的數(shù)據(jù)，確保接收方能夠準(zhǔn)確地識(shí)別出每個(gè)數(shù)據(jù)位的開始和結(jié)束。

CAN的同步分為兩種：硬同步和軟同步

硬同步（針對短幀傳輸）

硬同步是當(dāng)CAN節(jié)點(diǎn)在總線上檢測到一個(gè)顯性邊沿（即從隱性位跳變到顯性位）時(shí)進(jìn)行的同步操作

隱性位跳變到顯性位：

◆顯性位（Dominant Bit）：表示邏輯“0”

◆**隱性位（Recessive Bit）：**表示邏輯“1”

◆邊沿（Edge）：邊沿是指信號(hào)從一個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一個(gè)狀態(tài)。例如，從隱性位（邏輯1）跳變到顯性位（邏輯0）時(shí)，這種轉(zhuǎn)換稱為“顯性邊沿”

工作原理：

◆幀起始位（SOF）：

◆觸發(fā)硬同步：

示例：

假設(shè)有兩個(gè)CAN節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)A（發(fā)送方）和節(jié)點(diǎn)B（接收方）（同一個(gè)CAN總線上通信）。

節(jié)點(diǎn)A準(zhǔn)備發(fā)送一幀數(shù)據(jù)，節(jié)點(diǎn)B則負(fù)責(zé)接收該幀數(shù)據(jù)。

1.總線處于空閑狀態(tài)

在開始通信之前，CAN總線處于空閑狀態(tài)，此時(shí)總線的電壓處于隱性位（邏輯1），節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)B都在等待總線的變化。

1.節(jié)點(diǎn)A發(fā)送數(shù)據(jù)幀起始位（SOF）

節(jié)點(diǎn)A開始發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)幀。CAN通信的規(guī)則規(guī)定，幀的開始由一個(gè)顯性位表示，稱為幀起始位（SOF）。因此，節(jié)點(diǎn)A從隱性位（邏輯1）切換到顯性位（邏輯0），即電壓變化使CAN H和CAN L線之間的差異增加。

1.節(jié)點(diǎn)B檢測到顯性邊沿并進(jìn)行硬同步

當(dāng)節(jié)點(diǎn)B在總線上檢測到這一從隱性位跳變到顯性位的電壓變化（顯性邊沿）時(shí)，它會(huì)執(zhí)行“硬同步”操作：

◆節(jié)點(diǎn)B內(nèi)部的位時(shí)鐘會(huì)被立即重置，并開始一個(gè)新的計(jì)時(shí)周期

◆這個(gè)計(jì)時(shí)周期與節(jié)點(diǎn)A發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)的周期對齊，確保節(jié)點(diǎn)B能與節(jié)點(diǎn)A同步讀取接下來的數(shù)據(jù)位

重新同步（針對長幀傳輸）

在長幀傳輸時(shí)，（時(shí)鐘漂移導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘和總線的時(shí)鐘出現(xiàn)偏差）確保節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘與總線保持同步

基本原理：

CAN節(jié)點(diǎn)的內(nèi)部時(shí)鐘（位時(shí)鐘）與總線上的信號(hào)發(fā)生了偏移，

重新同步通過檢測==普通數(shù)據(jù)位的跳變沿（從高電平到低電平，或從低電平到高電平）==來對齊時(shí)鐘

相位超前（時(shí)鐘快）：

節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘比總線時(shí)鐘快，這意味著節(jié)點(diǎn)會(huì)比總線更早檢測到數(shù)據(jù)位的跳變沿

==通過延長相位緩沖段1（PBS1）的時(shí)間來使節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘與總線對齊==

相位滯后（時(shí)鐘慢）：

節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘比總線時(shí)鐘慢，節(jié)點(diǎn)在總線跳變沿之后才檢測到信號(hào)

==通過減少相位緩沖段1（PBS1）的時(shí)間來趕上總線時(shí)鐘==

重新同步補(bǔ)償寬度（SJW）

調(diào)整時(shí)鐘的一種機(jī)制，用來修正節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘與總線信號(hào)之間的偏差

最大SJW的限制

CAN控制器通常會(huì)為SJW設(shè)置一個(gè)最大值(單次同步操作中，時(shí)鐘的調(diào)整范圍不能超過設(shè)置的最大值)

偏差超過最大值（不能再一次完成），只能通過多次小幅度的調(diào)整完成

PBS1 和 PBS2 的調(diào)整

◆PBS1（相位緩沖段1）：

◆PBS2（相位緩沖段2）：

2.報(bào)文種類及結(jié)構(gòu)

SPI 通訊，片選、時(shí)鐘信號(hào)、數(shù)據(jù)輸入及數(shù)據(jù)輸出這 4 個(gè)信號(hào)均有單獨(dú)的信號(hào)線。

I2C 協(xié)議，包含有時(shí)鐘信號(hào)及數(shù)據(jù)信號(hào) 2 條信號(hào)線，異步串口包含接收與發(fā)送 2 條信號(hào)線。

但是CAN只有兩條差分信號(hào)線（只能表達(dá)一個(gè)信號(hào)），所以CAN協(xié)議==對數(shù)據(jù)、操作命令 (如讀/寫) 以及同步信號(hào)進(jìn)行打包，打包后的這些內(nèi)容稱為報(bào)文。

報(bào)文種類

傳輸起始標(biāo)簽+片選（識(shí)別）標(biāo)簽+控制標(biāo)簽+原始數(shù)據(jù)段+CRC校驗(yàn)標(biāo)簽+應(yīng)答標(biāo)簽+傳輸結(jié)束標(biāo)簽

把上述的內(nèi)容按照特定格式打包，可以用一個(gè)通道表達(dá)各種信號(hào)，對應(yīng)設(shè)備按照格式去解讀就能還原數(shù)據(jù)——CAN的數(shù)據(jù)幀。

數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)

開始：（幀起始）

一個(gè)顯性位 (邏輯 0)

中間：

仲裁段，控制段，數(shù)據(jù)段，CRC 段，ACK 段

最后：（幀結(jié)束）

7 個(gè)連續(xù)的隱性位 (邏輯 1)

仲裁段

==多個(gè)報(bào)文發(fā)送時(shí)，根據(jù)仲裁段決定具體的傳輸報(bào)文==

仲裁原理：

◆物理協(xié)議基礎(chǔ)：總線上同時(shí)出現(xiàn)顯性電平和隱性電平，總線的狀態(tài)會(huì)被置為顯性電平

◆==若兩個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)競爭 CAN 總線的占有權(quán)，當(dāng)它們發(fā)送報(bào)文時(shí)，若首先出現(xiàn)隱性電平，則會(huì)失去對總線的占有權(quán)，進(jìn)入接收狀態(tài)==

◆示例：

開始階段，兩個(gè)設(shè)備發(fā)送的電平一樣，所以它們一直繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)。

箭頭時(shí)序處，節(jié)點(diǎn)單元 1 發(fā)送的為隱性電平，節(jié)點(diǎn)單元 2 發(fā)送的為顯性電平，總線的物理協(xié)議基礎(chǔ)使它表達(dá)出顯示電平單元 2 競爭總線成功，該報(bào)文得以被繼續(xù)發(fā)送出去。

仲裁段 ID 數(shù)據(jù)位 (標(biāo)識(shí)符)：

◆包括標(biāo)準(zhǔn)格式（11位）和擴(kuò)展格式（29位）

◆決定數(shù)據(jù)幀發(fā)送的優(yōu)先級（can協(xié)議的優(yōu)先級不由節(jié)點(diǎn)地址分配，由發(fā)送數(shù)據(jù)的表示ID進(jìn)行決定）

◆決定節(jié)點(diǎn)是否接收此數(shù)據(jù)幀

仲裁段RTR，IDE，SRR 數(shù)據(jù)位

◆IDE 位（標(biāo)識(shí)符擴(kuò)展位）：區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)格式與擴(kuò)展格式，==顯性電平時(shí)表示標(biāo)準(zhǔn)格式，隱性電平時(shí)表示擴(kuò)展格式==

◆RTR 位（標(biāo)準(zhǔn)格式下的遠(yuǎn)程傳輸請求位）：區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)幀和遙控幀的，==顯性電平時(shí)表示數(shù)據(jù)幀，隱性電平時(shí)表示遙控幀==

◆SRR 位（擴(kuò)展格式下的遠(yuǎn)程傳輸請求位）：擴(kuò)展幀中的 SRR 位在數(shù)據(jù)幀為隱性位，RTR 在數(shù)據(jù)幀為顯性位，所以在兩個(gè) ID 相同的標(biāo)準(zhǔn)格式報(bào)文與擴(kuò)展格式報(bào)文中，標(biāo)準(zhǔn)格式的優(yōu)先級較高

控制段

指定報(bào)文的長度和擴(kuò)展標(biāo)識(shí)符的使用情況

◆IDE位（標(biāo)識(shí)符擴(kuò)展位）：區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)幀和擴(kuò)展幀，顯性電平時(shí)表示標(biāo)準(zhǔn)格式，隱性電平時(shí)表示擴(kuò)展格式

◆RTR位（遠(yuǎn)程請求位）：區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀，顯性電平時(shí)，表示發(fā)送的數(shù)據(jù)幀，隱形電平時(shí)表示發(fā)送的遠(yuǎn)程幀（不包含數(shù)據(jù)，通常用于請求其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)）

◆保留位（r0，r1）：用于協(xié)議的擴(kuò)展，一般被設(shè)置為顯性電平

◆DLC 位（數(shù)據(jù)代碼長度）：表示報(bào)文中實(shí)際傳輸?shù)臄?shù)據(jù)字節(jié)數(shù)（4位的字段），范圍是0-8，對應(yīng)數(shù)據(jù)的字節(jié)大?。A(yù)留4位的空間是為了保證協(xié)議的拓展性）

數(shù)據(jù)段

◆包含原始的數(shù)據(jù)信息（0-8個(gè)字節(jié)）

◆執(zhí)行MSB原則：最高位優(yōu)先傳輸原則（MSB 一般以太網(wǎng)協(xié)議，CAN協(xié)議；反之LSB原則，一般文件，圖片編碼格式）

CRC段

確保數(shù)據(jù)完整性，包含CRC序列和CRC界定符

CRC 序列

◆大小為15個(gè)二進(jìn)制位

◆由發(fā)送節(jié)點(diǎn)基于其發(fā)送的報(bào)文內(nèi)容（仲裁段、控制段、數(shù)據(jù)段等）計(jì)算出來的校驗(yàn)碼

◆用一個(gè)預(yù)定義的CRC多項(xiàng)式對報(bào)文的比特流進(jìn)行計(jì)算

◆接收方收到報(bào)文后會(huì)進(jìn)行相同的CRC計(jì)算，將自己計(jì)算出的CRC值與接收到的CRC序列進(jìn)行比較

CRC界定符

長度固定位1位的隱性位，用來將CRC序列與后續(xù)的ACK段

ACK 段

確保數(shù)據(jù)幀被正確接收，包含ACK槽位和ACK界定符

ACK槽位

用于接收節(jié)點(diǎn)確認(rèn)報(bào)文是否正確接收，如果正確接收報(bào)文且無報(bào)錯(cuò)，接收節(jié)點(diǎn)通過ACK槽位向發(fā)送節(jié)點(diǎn)發(fā)送確認(rèn)信號(hào)（將隱性位覆蓋為顯性位）

工作原理:

◆發(fā)送節(jié)點(diǎn)只負(fù)責(zé)在ACK槽位發(fā)送隱性位（1）：

◆接收節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)覆蓋ACK槽位中的隱性位：

ACK界定符

長度固定為1位的隱性位，將ACK槽位與結(jié)束幀分隔

3.其他報(bào)文格式（格式類似）

二

STM32F407 CAN Controller解析

基本構(gòu)造
官方文檔：

https://www.ti.com/lit/an/sloa101b/sloa101b.pdf

基本支持：

支持bxCAN控制器（CAN 協(xié)議 2.0A 和 2.0B 標(biāo)準(zhǔn)‘最高速率1Mb/s

支持自動(dòng)地接收和發(fā)送 CAN 報(bào)文

支持使用標(biāo)準(zhǔn)ID 和擴(kuò)展 ID 的報(bào)文

支持使用軟件控制發(fā)送報(bào)文的優(yōu)先級

支持記錄發(fā)送的時(shí)間，2 個(gè) 3 級深度的接收 FIFO（兩個(gè) FIFO 隊(duì)列，每個(gè)隊(duì)列都可以存儲(chǔ)最多 3 個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)），不支持DMA（直接內(nèi)存訪問，用于高效數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g(shù)，不需要 CPU 的干預(yù)）

框架示意圖：

CAN 控制器1和2

CAN1 是主設(shè)備（控制存儲(chǔ)訪問控制器）

CAN2 無法直接訪問存儲(chǔ)區(qū)域（必須支持CAN1 外設(shè)時(shí)鐘）

組件解析
CAN 控制內(nèi)核

包括CAN 控制內(nèi)核（主要分析主控制寄存器 CAN_MCR，時(shí)序寄存器 CAN_BTR）

CAN_MCR（ 主控制寄存器 ）

主要控制CAN 的工作模式

寄存器控制圖

DBF 調(diào)試凍結(jié)功能

用于設(shè)置CAN 控制器在進(jìn)入調(diào)試模式時(shí)的通信功能，工作狀態(tài)和禁止收發(fā)狀態(tài)

==設(shè)定禁止收發(fā)狀態(tài)后在進(jìn)入調(diào)試狀態(tài)后將關(guān)閉通信功能==（不阻礙FIFI訪問，同時(shí)可以讀取已經(jīng)接受的消息）

TTCM 時(shí)間觸發(fā)模式

用于支持預(yù)定的時(shí)間點(diǎn)發(fā)送和接收消息（需要嚴(yán)格的時(shí)間同步和實(shí)時(shí)性要求的場景下使用

功能實(shí)現(xiàn)：（內(nèi)部定時(shí)器產(chǎn)生計(jì)時(shí)器）

◆啟動(dòng)TCM模式，CAN的內(nèi)部計(jì)時(shí)器會(huì)隨著每個(gè)CAN 位時(shí)間進(jìn)行累加

◆接收或者發(fā)送幀起始位被采樣，控制器會(huì)生成定時(shí)器

◆生成的定時(shí)器保存在CAN_RDT_xR（接收定時(shí)器），CAN_TDTxR（發(fā)送定時(shí)器），用來表示消息發(fā)送和接受的時(shí)間

ABOM 自動(dòng)離線管理

用于處理 CAN 節(jié)點(diǎn)由于錯(cuò)誤累積過多而進(jìn)入離線狀態(tài)的情況

協(xié)議基礎(chǔ)：

CAN 節(jié)點(diǎn)在離線上檢測到發(fā)送或接收錯(cuò)誤累計(jì)超過一定的閾值時(shí)，會(huì)自動(dòng)進(jìn)入Bus-Off（離線）狀態(tài)，在此狀態(tài)下，節(jié)點(diǎn)將無法接收或發(fā)送任何CAN報(bào)文

實(shí)現(xiàn)功能：

◆錯(cuò)誤監(jiān)測與離線狀態(tài)

◆自動(dòng)恢復(fù)機(jī)制：

◆手動(dòng)恢復(fù)機(jī)制

當(dāng)未啟動(dòng)ABOM功能時(shí)，進(jìn)入離線狀態(tài)后，需要手動(dòng)恢復(fù)（例如：外部程序發(fā)送重置命令，重啟CAN 節(jié)點(diǎn)）。

AWUM 自動(dòng)喚醒模式

在CAN控制器進(jìn)入低功耗的睡眠模式后，自動(dòng)偵聽睡眠活動(dòng)，并在有通信時(shí)發(fā)生自動(dòng)喚醒設(shè)備。

實(shí)現(xiàn)功能：

◆睡眠模式：沒有通信需求時(shí)可以進(jìn)入睡眠模式，以降低功耗

◆自動(dòng)喚醒：當(dāng) CAN 喚醒上出現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，AWUM會(huì)喚醒自動(dòng)控制器，使其從睡眠狀態(tài)中恢復(fù)到正常工作狀態(tài)，并開始處理通信

NART自動(dòng)重傳功能

◆當(dāng)NART位被設(shè)置為0時(shí)，CAN 控制器會(huì)==在發(fā)送失敗時(shí)自動(dòng)重傳該報(bào)文，直至發(fā)送成功狀態(tài)

◆當(dāng)NART位被設(shè)置為 1時(shí)，自動(dòng)重傳功能被禁用，無論發(fā)送結(jié)果如何，每個(gè)消息都只會(huì)被發(fā)送一次

RFLM 接收 FIFO 鎖定模式

用于鎖定接收 FIFO

◆當(dāng)FIFO 鎖定時(shí)，接收到的FIFO溢出時(shí)，會(huì)直接丟棄下一個(gè)報(bào)文，將當(dāng)前的的報(bào)文保留在FIFO中

◆當(dāng)FIFO沒有鎖定時(shí)，下一個(gè)接受的報(bào)文會(huì)覆蓋原報(bào)文

TXFP 報(bào)文發(fā)送優(yōu)先級的判定法

TXFP控制了當(dāng)CAN發(fā)送郵箱中有多個(gè)待發(fā)送報(bào)文時(shí)，優(yōu)先發(fā)送哪一條消息

◆當(dāng)TXFP設(shè)置時(shí)，發(fā)送報(bào)文的數(shù)據(jù)順序是根據(jù)進(jìn)入順序（即先進(jìn)先出原則，“FIFO原則”）

◆當(dāng)TXFP未被設(shè)置時(shí)，根據(jù)報(bào)文ID的優(yōu)先級來發(fā)送消息，ID數(shù)值越低，優(yōu)先級加權(quán)

CAN_BTR（位時(shí)序寄存器）及波特率

配置測試模式、波特率以及各種位內(nèi)的段參數(shù)

CAN_BTR模式

靜默和環(huán)回模式用于調(diào)試和測試CAN通信（通過CAN_MCR注冊中的位30和位31（看上圖）進(jìn)行啟動(dòng)）

SILM 靜默模式（調(diào)試）

CAN 可以接收數(shù)據(jù)，但是不會(huì)主動(dòng)發(fā)送數(shù)據(jù)，進(jìn)行干擾（檢測到錯(cuò)誤，也不會(huì)發(fā)送錯(cuò)誤幀）

主要用于睡眠監(jiān)聽，不影響睡眠上的正常通信

位31

0：正常工作

1：靜默模式

LBKM 回環(huán)模式（調(diào)試）

CAN 將自己發(fā)送的報(bào)文直接傳入到自己的寄存器上，用于自我檢測（節(jié)點(diǎn)自我檢測報(bào)文能否正?；貍?，而不接入CAN 網(wǎng)絡(luò)）。

位30

0：禁止回環(huán)模式

1：支持回環(huán)模式

組合模式

如果同時(shí)啟用靜默模式（SILM = 1）和環(huán)回模式（LBKM = 1），CAN控制器將進(jìn)入靜默環(huán)回模式。

CAN控制器不會(huì)與實(shí)際行走通信，但可以通過內(nèi)部自我實(shí)現(xiàn)環(huán)回實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化自收。

STM32 外設(shè)位時(shí)序：

同步段 SYNC_SEG + 位段 BS1 + 位段 BS2

（采樣點(diǎn)位于BS1 及 BS2 段交界）

◆SYNC_SEG 段固定長度為 1Tq

◆BS1,BS2的長度在CAN_BTR中設(shè)置（支持在重新同步期間增長或縮短）

BS1段類似CAN 標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議中PTS段+PBS段

BS2段類似CAN 標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議中的PBS2 段

波特率配置

配置位時(shí)序寄存器 CAN_BTR的TS1[3:0] ，TS2[2:0]，設(shè)定 BS1 及 BS2 段的長度，確定每個(gè)CAN 數(shù)據(jù)位的時(shí)間：

BS1 段時(shí)間：TS1=Tq x (TS1[3:0] + 1)

BS2 段時(shí)間：TS2= Tq x (TS2[2:0] + 1)
一個(gè)數(shù)據(jù)位的時(shí)間：T1bit =1Tq+TS1+TS2=1+ (TS1[3:0] + 1)+ (TS2[2:0] + 1)= N Tq

計(jì)算公式

Fpclk一般為42MHz：

CAN 發(fā)送郵箱

CAN 有三個(gè)發(fā)送郵箱（可以支持最多3和待發(fā)送的報(bào)文）

郵箱構(gòu)成

CAN_TIxR（標(biāo)識(shí)符寄存器） + CAN_TDTxR（數(shù)據(jù)長度控制寄存器） + CAN_TDLxR，CAN_TDHxR（2個(gè)數(shù)據(jù)寄存器）

詳解標(biāo)識(shí)符

標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)符（11 位）和擴(kuò)展標(biāo)識(shí)符（29 位）

發(fā)送報(bào)文的時(shí)候需要根據(jù)標(biāo)識(shí)符類型將數(shù)據(jù)寫入標(biāo)識(shí)符寄存器CAN_TIxR，進(jìn)行發(fā)送。

標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)符（11位）

STDID[10:0]寄存器位存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)符的 11 位值

報(bào)文中的 ID 就是STDID中的內(nèi)容，所有位都可以直接用來做報(bào)文優(yōu)先級判斷和匹配

擴(kuò)展標(biāo)識(shí)符（29 位）

STDID[10:0]和EXTID[17:0]共同存儲(chǔ)擴(kuò)展標(biāo)識(shí)符

◆高 11 位存儲(chǔ)在STDID[10:0]（對應(yīng)擴(kuò)展標(biāo)識(shí)符的[18:28]位）

◆低 18 位存儲(chǔ)在EXTID[17:0]（對應(yīng)擴(kuò)展標(biāo)識(shí)符的[0:17]位）

29 位的標(biāo)識(shí)符共同決定了報(bào)文的優(yōu)先級和目標(biāo)地址

發(fā)送請求

CAN_TIxR 寄存器中的TMIDxR_TXRQ（為1時(shí)，開始傳輸數(shù)據(jù)）用于發(fā)送請求：

1.判斷標(biāo)識(shí)符（擴(kuò)展還是標(biāo)準(zhǔn)）

2.將標(biāo)識(shí)符寫入標(biāo)準(zhǔn)STDID[10:0]&擴(kuò)展標(biāo)識(shí)符EXTID[17:0]

3.配置其他報(bào)文段如數(shù)據(jù)字段

4.TMIDxR_TXRQ設(shè)置為1，請求發(fā)送報(bào)文

CAN 接收 FIFO

接收 FIFO 是專門用于存儲(chǔ)接收到的 CAN 報(bào)文的

每個(gè) CAN 外設(shè)有 2 個(gè)接收 FIFO（FIFO0 和 FIFO1），每個(gè) FIFO 包含 3 個(gè)郵箱→一個(gè)CAN 接口最多可以緩存6個(gè)接收到的報(bào)文

工作機(jī)制

◆報(bào)文存儲(chǔ)：接收到報(bào)文后存儲(chǔ)在FIFO中，計(jì)數(shù)器自增

◆讀取報(bào)文：當(dāng)cpu對報(bào)文進(jìn)行讀取時(shí)，計(jì)數(shù)器自減

◆狀態(tài)監(jiān)控：通過狀態(tài)寄存器可以獲取 FIFO 的當(dāng)前狀態(tài)（報(bào)文數(shù)量，溢出報(bào)錯(cuò)）

◆鎖定模式（RFLM）

• 鎖定模式：FIFO 溢出，新的報(bào)文將被丟棄

• 非鎖定模式：FIFO 溢出，新的報(bào)文會(huì)覆蓋 FIFO 中最舊的報(bào)文

驗(yàn)收篩選器

==用于篩選接收到的 CAN 報(bào)文==

CAN 總線是廣播式的，所有節(jié)點(diǎn)都會(huì)接收到所有報(bào)文，但通過配置篩選器可以選擇性接收特定報(bào)文

結(jié)構(gòu)與配置

CAN1 和 CAN2 共用 28 個(gè)篩選器組

每個(gè)篩選器組有 2 個(gè)寄存器

（通過配置不同的工作模式和掩碼來過濾不同的報(bào)文）

篩選器 ID 長度

過濾的報(bào)文 ID 長度來確定工作在兩種不同的長度模式：

31位模式：

◆檢查標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)符（STDID）的 11 位（STDID[10:0]）

◆擴(kuò)展標(biāo)識(shí)符（EXTID）**的 18 位（EXTID[17:0]）

◆IDE（標(biāo)識(shí)符擴(kuò)展位）

◆RTR（遠(yuǎn)程傳輸請求位）

16位模式：

◆檢查標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)符（STDID）的 11 位（STDID[10:0]）

◆RTR位

◆IDE位

◆擴(kuò)展標(biāo)識(shí)符的 3 位（EXTID[17:15]）

配置CAN_FS1R（篩選尺度寄存器）中的FSCx位，選擇篩選器使用 31 位模式和 16 位模式。

工作模式

兩種過濾模式：

1.標(biāo)識(shí)符列表模式：（類似白名單）

2.掩碼模式：（類似關(guān)鍵字匹配）

配置CAN_FM1R（篩選模式寄存器）中的FBMx位來選擇篩選器的工作模式（列表模式或掩碼模式）

四種狀態(tài)組合

1.31 位掩碼模式

2.31 位標(biāo)識(shí)符列表模式

3.16 位掩碼模式

4.16 位標(biāo)識(shí)符列表模式

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